51530

Определить горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли

Лабораторная работа

Физика

В этом случае к генератору подсоединяются последовательно только амперметр и магазин сопротивлений Rдоб. Установили на магазине сопротивлений какоелибо значение Rдоб например Rдоб = 3000 Ом и получите на экране осциллографа устойчивую картину изображенную на рис. Измерили величину =0 и определили разность фаз колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб φ=0 А=04 В. Δа=0049 кОм Rдоб=34 кОм ΔR=003 кОм χ2=356.

Русский

2014-02-12

532.5 KB

1 чел.

Цель работы:

– проверка закона Ома в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока;

– исследование сдвига фаз между током и напряжением в RL-, RC- и RLC-цепях переменного тока.

Приборы и принадлежности: 

Двухканальный осциллограф типа С1-137, генератор, вольтметр универсальный цифровой типа В7-35, магазин сопротивлений, катушка индуктивности, набор конденсаторов, соединительные провода.

Ход работы.

Задание1. Проверка закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего активное сопротивление.

  1.  

Установили переключатель К в положение 2, а кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. В этом случае к генератору подсоединяются последовательно только амперметр и магазин сопротивлений Rдоб. Установили на магазине сопротивлений какое-либо значение Rдоб, например, Rдоб = 3000 Ом и получите на экране осциллографа устойчивую картину, изображенную на рис.

  1.  Плавно изменяя частоту сигнала, подаваемого с генератора, установили   период  колебаний Т=80 мкс. Затем с помощью ручки “~” на передней панели генератора установили амплитуду напряжения U0 = 0.5 В.
  2.  Измерили величину =0 и определили разность фаз колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб φ=0, А=0,4 В.
  3.  С помощью амперметра измерили действующее значение силы тока в цепи I=0,871 мА, соответствующее амплитуде подаваемого напряжения U0. Полученную пару значений (I, U0) занесли в таблицу.
  4.  Повторили измерения силы тока I не менее десяти раз при значениях амплитуды  U0 = 1 В, 1.5 В и т.д. В результате получился набор пар соответствующих значений (Ii , U0 i), где i – номер опыта.

N

I,мА

U0, В

1

0,871

0,5

2

0,159

1

3

0,305

1,5

4

0,416

2

5

0,506

2,5

6

0,605

3

7

0,742

3,5

8

0,845

4

9

0,932

4,5

10

1,055

5

  1.  Согласно закону Ома для участка цепи величины U0 и I должны быть связаны линейной зависимостью: , где учтена связь между амплитудой колебаний тока в цепи  и действующим значением силы тока I: . Вводя обозначения , , , получаем линейную зависимость вида:

y=4,804x. a=4,804 кОм. Δа=0,049 кОм Rдоб=3,4 кОм ΔR=0,03 кОм  χ2=3,56.

Задание 2. Определение индуктивности и активного сопротивления катушки.

1. Для получения RL-цепи установили переключатель К в положение 1, кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. Установили на магазине сопротивлений какое-либо значение Rдоб, например, Rдоб = 2000 Ом и получили на экране осциллографа устойчивую картину, изображенную на рис. Затем установили период колебаний в пределах Т=80 мкс, амплитуду напряжения U0=5 В.

2. Измерили величину =14 мкс и нашли разность фаз =1,099 колебаний входного напряжения и напряжения на активном сопротивлении Rдоб.

3. С помощью амперметра измерили действующее значение силы тока в цепи I=0,807 мА, соответствующее амплитуде подаваемого напряжения U0 и активному сопротивлению Rдоб.

4. Из векторной диаграммы напряжений, соответствующей закону Ома для RL-цепи следуют формулы:

,   .

Используя результаты измерений, вычислим индуктивность L и активное сопротивление Rk катушки.

5. Повторим п.п. 2-4 при других значениях Rдоб и U0 и результаты измерений L и Rk усредним.

Задание 3. Исследование зависимости сдвига фаз между током и напряжением в RL-цепи переменного тока от активного сопротивления.

1. Установим переключатель К в положение 1, а кнопочный переключатель К4 – в нажатое положение. Затем установим на магазине сопротивлений Rдоб=1000 Ом и получим на экране осциллографа устойчивую картину. Период колебаний установим  Т=80 мкс, а амплитуду входного напряжения U0 =10 В.

2. Из закона Ома следует, что при изменении величины активного сопротивления цепи R в пределах от нуля до бесконечности сдвиг фаз между током и напряжением в RL-цепи изменяется в пределах . Так как активное сопротивление катушки , то  и, следовательно,  даже при  (или , где  – время запаздывания колебаний напряжения на сопротивлении Rдоб, по отношению к колебаниям напряжения U(t), подаваемого с генератора на RL-цепь). Используя магазин сопротивлений, подберем такое Rдоб=1 кОм, при котором  достигает максимального целочисленного значения из интервала (0, T/4), и занесем полученную пару значений (Rдоб , ) в таблицу.

3. Постепенно увеличивая величину сопротивления Rдоб, добъемся уменьшения  на 1 мкс. Соответствующие значения (Rдоб, ) занесем в таблицу.

4. Повторяйте измерения п. 3 до тех пор, пока  не достигнет значения 0,1Т=8 мкс.

В результате получится набор пар соответствующих значений (Rдоб i,), где i – номер опыта.

N

Δt,мкс

Rдоб, Ом

y

Δy

1

16

1

0,256

0,1

2

14

1,3

0,278

0,1

3

12

2

0,439

0,1

4

10

2,7

0,595

0,11

5

8

4

0,870

0,13

5. Закон Ома для RL-цепи предсказывает линейную зависимость между переменными  и x=Rдоб:

                                                        ,                   

где , . y=0.343x+0.032

Rк=0,09 кОм ΔRк=0,03 кОм  χ2=0,56.

Для каждой пары значений (Rдоб, ) рассчитаем величину y и отметим на координатной плоскости (x, y) все экспериментальные точки.

6. Располагая значениями , измеренными при различных , найдем наилучшие с точки зрения МНК значения постоянных  и  и оценим погрешность их определения  и . a=0.343 1/кОм Δа=0,019 1/кОм b=0.032 Ом Δb=0.046

7. Рассчитаем индуктивность и активное сопротивление катушки и оценим погрешности их определения. L=37,1 мГн, ΔL=2,7 мГн.

8*. Вычислите величину  и сделайте вывод о соответствии экспериментальных данных линейной зависимости (2).

Пусть угол β теперь будет равен β=5°. Рассмотрим более общую ситуацию. ΔI=7,8 мА.

N

α1,°

α2,°

I,мА

y

1

13

0

7,8

0,256

2

21

352

15,6

0,278

3

30

343

23,4

0,439

4

40

340

31,2

0,595

5

48

326

39

0,870

6

55

315

46,8

0,192

7

60

307

54,6

1,509

8

64

300

62,4

1,880

9

67

297

70,2

2,143

10

69

295

78

2,354

y=-24*10-7*I3+4,614*10-4*I2+0.009*I. Br=4,44*10-5 Тл.

Вывод. Научились определять горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли, изучили принцип суперпозиции магнитных полей.

PAGE  5


EMBED PBrush  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70102. Многомерная безусловная оптимизация (методы первого и нулевого порядков) 373 KB
  Цель работа: знакомство с методами многомерной безусловной оптимизации первого и нулевого порядка и их освоение, сравнение эффективности применения этих методов конкретных целевых функций.
70104. Статистический анализ параметров и показателей надежности 55.77 KB
  Цель работы Ознакомиться с методами статистического анализа надежности систем. Исходные данные В соответствии с вариантом получаем выборочные значения: N=40
70107. Автоматизация проектирования схем, содержащих триггеры и счётчики 2.15 MB
  Используя программу Electronics Workbench собрать схему для исследования асинхронного RSтриггера с инверсными входами базис ИНЕ на каждом входе поставить контакт реле составить полную таблицу истинности работы триггера.
70108. Многотабличные запросы 127.5 KB
  В секции FROM указывается источник данных – таблица или итоговый набор. Секция может содержать несколько источников, разделенных запятыми. Результат подобного перечисления функционально эквивалентен перекрестному объединению.
70109. Подготовка к установке OC Windows XP в среде VirtualBox 69.5 KB
  Анализ аппаратного обеспечения ПК Определите и запишите основные технические характеристики и конфигурацию вашего ПК в виде: Тип модель процессора его тактовая частота объем кеша Тип материнской платы и ёё тактовую частоту Тип оперативной памяти ёё объем и частоту работы...