Определение индуктивности катушки в цепи переменного тока

Цель работы: определить индуктивность катушки в цепи переменного тока опытным путём.

Теория: Один из способов определения индуктивности катушки основан на том, что проволочная катушка, включённая в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления R, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создаёт дополнительное сопротивление X_L, обусловленное явлением самоиндукции, и называемое индуктивным сопротивлением. Значение этого индуктивного сопротивления пропорционально индуктивности L и частоте колебаний , т.е.

(1)

При этом полное сопротивление катушки Z переменному току определяется по формуле:

(2)

Из этих двух уравнений можно найти индуктивность:

(3)

Следовательно, чтобы определить индуктивность катушки, необходимо знать частоту переменного тока, полное и активное сопротивление. Активное сопротивление определяют омметром. Полное сопротивление находят, пользуясь законом Ома для цепи переменного тока: (4). Частота , в данной лабораторной работе, равна частоте сети переменного тока, т.е. 50 Гц.

Приборы и принадлежности: катушка дроссельная (КД), регулируемый источник электропитания, лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) и понижающий трансформатор, ампервольтметр, амперметр переменного тока, вольтметр переменного тока, ключ замыкания тока, комплект проводов соединительных.

Порядок проведения работы:

1. Определить с помощью ампервольтметра активное сопротивление R дроссельной катушки. 1.1.Определить цену деления амперметра

1.2. Определить цену деления вольтметра.

2. Собрать электрическую цепь по схеме, приведённой на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1.

2.1. Замкнуть электрическую цепь.

2.2. С помощью ЛАТРа установить значение напряжения на катушке дроссельной КД, равное 10 В и с помощью амперметра определить силу тока I в

2.3. Установить значение напряжения на катушке 20В, 30В, 40В, 50В и определить соответствующие им токи.

2.4. По формуле (4) для каждого измерения рассчитать значения Z.

3. Сделайте вывод о зависимости полного сопротивления цепи от напряжения.

3.1. Вычислить среднее значение Z по формуле:

3.2. Сопоставить измеренное значение R и вычисленное значение Z_ср. Если Z_ср много больше, чем R, то значением R можно пренебречь, и значение индуктивности L рассчитывается по формуле: .

3.3. Сравнить L, вычисленную в лабораторной работе, с номинальным значением L_н, нанесённой на катушке ДК.

3.4. Определить погрешность измерения .

4. Результат измерений и вычислений занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

U, В						Zср, Ом	L,Гн	,%
I, A
Z, Ом

5. Сделать вывод о проделанной работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Почему для постоянного тока катушки имеют меньшее сопротивление, а для переменного – большее?

2. Почему индуктивное сопротивление катушки возрастает при внесении в неё железного сердечника?

3. Почему при размыкании цепи с индуктивностью в месте разрыва возникает дуга?

4. Как изменится индуктивное сопротивление катушки, если увеличится частота переменного тока?