Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности


Скачать 84.44 Kb.
НазваниеЗакон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности
Дата публикации14.06.2013
Размер84.44 Kb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Математика > Закон




Лабораторная работа №6

ПРОВЕРКА ЗАКОНА ОМА


ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Цель работы: изучить методы измерений индуктивности катушки, емкости конденсатора и экспериментально проверить закон Ома для переменного тока.
Приборы и принадлежности:

  1. Источник регулируемого напряжения (ЛАТР);

  2. Амперметр, тип Э – 59;

  3. Вольтметр тип Э – 59;

  4. Катушка индуктивности с сердечником;

  5. Конденсатор;

  6. Ключ;

  7. Соединительные провода.


Теоретическое введение



1.Если на зажимах проводника с активным сопротивлением R напряжение в каждый момент времени t изменяется по закону

U=U0sinωt ( 1 )

гдеU – значение напряжения в данный момент времени (мгновенное);

U0 – амплитудное значение напряжения;

ω – круговая частота,

то в нем возникает переменный электрический ток, мгновенное значение силы тока в тот же момент определяется по закону Ома

I==ωt=I0sinωt ( 2 )

где I0=

2.Если же помимо активного сопротивления R в цепи имеется индуктивное сопротивление XL ( XL=ωL ), характеризуемое индуктивностью L, то закон изменения силы тока имеет вид:

I=I0sin(ωt-φ) ( 3 )

где , ( 4 )

а φ – сдвиг фаз между током и напряжением, определяемый по формуле

. ( 5 )

Из сопоставления уравнений (1) и (3) следует, что в этом случае ток отстает по фазе от напряжения.

Величина носит название полного сопротивления активно – индуктивной цепи, так как она играет в формуле (4) ту же роль, что и обычное активное сопротивление R, то есть ограничивает силу тока. Величина же XL=ωL называется индуктивным сопротивлением, которое обусловлено явлением самоиндукции.

3.Если вместо катушки индуктивности в цепь переменного тока включен конденсатор емкости C, то величина тока выражается формулой

( 6 )

где ,

а ( 7 )

В этом случае фаза изменения тока опережает фазу изменения напряжения. Полное сопротивление для рассматриваемого случая запишется так:



причем величина называется емкостным сопротивлением.

4. Наконец, в случае, когда в цепь включены последовательно все три величины: активное сопротивление, индуктивное сопротивление XL и емкостное сопротивление Xc, величина тока в цепи может быть записана выражением



где ( 8 )

Эта формула является математическим выражением закона Ома для цепи переменного тока, состоящей из активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, где



является полным сопротивлением цепи, а



В формулы ( 2 ), ( 4 ), ( 6 ), ( 8 ) входят I0 и U0 – амплитудные значения токов и напряжений. Но так как измеряемые приборами действующие значения этих величин I и U связаны с амплитудными (максимальными) посредством формул

и U0=U

то, подставляя I0 и U0 в вышеуказанные формулы, получим

( 9 )

( 10 )

( 11 )

( 12 )

Во всех формулах под R следует подразумевать сумму всех активных сопротивлений цепи (в том числе и катушки индуктивности), на концах которой измеряется напряжение. Если разность потенциалов измеряется непосредственно на зажимах катушки, то R есть сопротивление одной катушки.
Экспериментальная часть
Упражнение 1. Измерение индуктивности катушки.
Цепь переменного тока с одним индуктивным сопротивлением практически получить очень трудно. Катушка индуктивности помимо чисто индуктивного сопротивления обладает и активным сопротивлением R. Полное сопротивление выразится формулой
,



откуда ( 13 )

Из формулы ( 10 ) следует, что

( 14 )

где ω – круговая частота,

R – активное сопротивление катушки индуктивности.



Примечание. Активное сопротивление для низких частот (50 Гц) можно приравнять к омическим сопротивлениям, измеренным при постоянном токе.

Порядок проведения работы

1.Ознакомившись с приборами, записав их техническую характеристику и заготовив таблицу записи наблюдений, собирают электрическую цепь, согласно рис.6.1.



Рис.6.1



2. Перед началом работы необходимо движок ЛАТРА поставить так, чтобы напряжение, снимаемое с ЛАТРА, было минимальным ( U = 0).

3. Величина активного сопротивления R на катушке уже измерена и составляет 3,5 Ом (R = 3,5 Ом).

4. Для определения полного сопротивления на катушке, замыкают ключ К, и изменяя положение движка ЛАТРА, устанавливают достаточное отклонение стрелки амперметра I, соответственно записывая показания вольтметра U. Данные заносят в таблицу записи наблюдений.
Таблица записи наблюдений


№ п/п

I

U

ZL

L



tg φ

φ









































































Повторяют все измерения еще не менее чем для двух различных значений токов и напряжений.

5. Определяют ZL при помощи формулы ( 13 ), по формуле ( 14 ) значение L, а затем при помощи формулы ( 5 ) значение tgφ для различных опытов.

Упражнение 2 . Измерение емкости конденсатора.
В
схеме (рис.6.1) индуктивное сопротивление XL заменяют емкостным XC.

Рис. 6.2
Из формулы ( 1 ) следует, что


где Zc – общее сопротивление емкостного участка,

R – активное сопротивление этого участка.

В случае, когда напряжение U измеряется непосредственно на обкладках конденсатора, формула эта значительно упрощается, так как активное сопротивление в цепи отсутствует ( R = 0 ). В этом случае

( 15 )

при R = 0: ZC=XC

^
Порядок проведения работы


1. В предыдущей цепи заменяют катушку индуктивности конденсатором.

2. Замыкают ключ и движком ЛАТРА устанавливают достаточное отклонение амперметра и вольтметра. Данные заносят в таблицу. Определив Xc по формуле , вычисляют C и tgφ.

3. Измерения повторяют не менее трех раз, изменяя величину тока и напряжения в цепи.

4. Вычисляют .

Таблица записи наблюдений


№ п/п

I

U

Zc

C



tg φ

φ









































































Упражнение 3. Проверка закона Ома для переменного тока.
Если цепь состоит из последовательно соединенных активного, индуктивного и емкостного сопротивлений, то общее или полное сопротивление данной цепи будет выражаться формулой

( 16 )

Для проверки этой формулы, подставляют в нее ранее вычисленные значения R, L и C. Вычисляют Z.

С другой стороны, полное сопротивление цепи находят по формуле

( 17 )

Сравнивают эти результаты, тем самым проверяя справедливость формулы закона Ома для переменного тока:



^
Порядок проведения работы

Собрав электрическую цепь (рис.6.2), состоящую из последовательно соединенных сопротивлений R, XL и Xc (сопротивление R является активным сопротивлением катушки индуктивности), замыкают ключ и при помощи движка ЛАТРА добиваются достаточных показаний приборов, и производят отсчет действующих значений тока и напряжения.



Рис. 6.2

Полученные данные подставляют в формулу (17), находят Z/. Измерения проделывают еще для двух значений тока и напряжения.

С другой стороны, Z определяется после подстановки в формулу ( 16 ) известных величин R, и . Значения R, и берут как средние значения ( и ), вычисленные в предыдущих упражнениях.

Сравнивают и . Эти значения должны быть приблизительно равны

.

Таблица записи наблюдений

№ п/п

I

U





R



























































Контрольные вопросы


1. Назовите параметры переменного тока, охарактеризуйте каждый параметр.

2. Какова природа активного, индуктивного и емкостного сопротивлений?

3. Как зависит индуктивное и емкостное сопротивление от частоты тока? Дайте физическое истолкование этому явлению.

4. От каких параметров зависит индуктивность катушки?

5. Что мы понимаем под действующим значением тока и напряжения?

Похожие:

Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconЗакон Ома для конденсатора Закон Ома для цепи переменного тока
Энергия заряженного конденсатора: где u — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор. Из лекции: q= uc; i=dq/dt=d(UC)/dt=UmCWcoswt;...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconТрансформатор – это статический электромагнитный аппарат, служащий...
Трансформатор состоит из 2-х основных частей: магнитопровода (сердечника) и обмоток
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconПрактическая работа №1 Тема : исследование ципей постоянного тока
Цель: Научится собирать последовательные,параллельные и смешанные цепи постоянного тока правельно подключать приборы для измерения...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconЛабораторная работа №4
Приборы и принадлежности: установка, секундомер, штангенциркуль, линейка, образцы для измерений
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconЛабораторная работа
...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconПоложительные направления токов и напряжений в цепях постоянного тока. Закон Ома
С её помощью можно собрать эл цепь, но нельзя рассчитать режимы её работы. Схемы замещения состоят из набора идеализированных элементов,...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconЦепь переменного тока с активным сопротивлением
Рассмотрим цепь (рис. 134), состоящую из сопротивления г. Влиянием индуктивности и емкости для простоты пренебрегаем. К зажимам цепи...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconЛабораторная работа №11 определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва
Приборы и принадлежности: динамометр дпн, линейные проволочные контуры разных размеров, чаша для жидкости, термометр, электроплитка,...
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconИзучение вращения плоскости поляризации оптически активными растворами
Приборы и принадлежности: сахариметр, набор растворов известной и неизвестной концентрации
Закон Ома для переменного тока. Приборы и принадлежности iconИзучение вращения плоскости поляризации оптически активными растворами
Приборы и принадлежности: сахариметр, набор растворов известной и неизвестной концентрации
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница