Задание 1. Определение активного сопротивления катушки методом вольтамперметра.
- Собрать цепь по схеме, изображенной на рис.3, и подключить к источнику постоянного напряжения.
-
Определить цену деления амперметра
и вольтметра
; записать в таблицу 1.
- Установить по заданию преподавателя первое значение силы тока, заметить при этом соответствующее значение напряжения, записать показания амперметра
и вольтметра
в делениях в таблицу 1.
- Изменяя ток с помощью реостата, измерить еще два значения напряжения, записать показания приборов в делениях в таблицу.
- Вычислить значения силы тока и напряжения соответственно по формулам:
,
- Вычислить активное сопротивление катушки по формуле
для каждого значения силы тока
.
- Вычислить среднее значение
, определить абсолютную погрешность
и среднее значение
.
- Определитьотносительную погрешность
по формуле
, результаты записать в табл. 1.
- Вставить стальной сердечник в катушку при тех же значениях напряжения и убедиться, что показания амперметра не зависят от наличия сердечника (активное сопротивление катушки не зависит от наличия сердечника), однако при внесении или удалении сердечника показания амперметра изменяются. Сделать выводы, как и почему изменяются в этом случае показания амперметра.
Таблица 1
№ | cA | nA | I | cV | nV | U | R | <R> | ∆R | <∆R> | εR |
А/дел | A | В/дел | B | Ом | Ом | Ом | Ом | % | |||
Задание 2. Определение полного сопротивления цепи катушки без сердечника и вычисление индуктивности.
- Собрать цепь по схеме, изображенной на рис. 4, и подключить к источнику переменного напряжения.
- Определить цену деления амперметра
и вольтметра
; записать в таблицу 2.
- Установить по заданию преподавателя первое значение силы тока, заметить при этом соответствующее значение напряжения, записать показания амперметра
и вольтметра
в делениях в таблицу 2.
- Изменяя ток с помощью реостата, измерить еще два значения напряжения, записать показания приборов в делениях в таблицу.
- Вычислить значения силы тока и напряжения соответственно по формулам:
,
- Вычислить полное сопротивление катушки по формуле
для каждого значения силы тока
.
- Вычислить среднее значение
, определить абсолютную погрешность
и среднее значение
.
- Вычислить относительную погрешность полного сопротивления катушки по формуле
, результаты записать в таблицу 2.
- Используя найденные значения
из таблицы 1,
из таблицы 2 и значение частоты
Гц, определить индуктивность катушки
по формуле (6) для каждого значения
.
- Вычислить среднее значение
, определить абсолютную погрешность
и ее среднее значение
.
- Вычислить относительную погрешность индуктивности по формуле
, результаты записать в таблицу 2.
Таблица 2
№ | cA | nA | I | cV | nV | U | Z | ∆Z | eZ | L | ∆L | εL | |
А/дел | A | В/дел | B | Ом | Ом | % | Гн | Гн | % | ||||
Без сердечника | |||||||||||||
Ср. знач. | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() ![]() | ![]() |
Задание 3. Исследование зависимости полного сопротивления и индуктивности катушки с сердечником от величины переменного тока.
- Использовать схему, изображенную на рис. 4.
- Вставить внутрь катушки стальной сердечник. Изменяя последовательно силу тока (шаг изменения силы тока задает преподаватель) 10 раз, снять соответственно 10 значений напряжения. Результаты измерений занести в таблицу 3.
- Рассчитать соответствующие значения
по формуле
и
по формуле (6), используя
из таблицы 1.
- Построить графики зависимости
.
Таблица 3
№ | cA | nA | I | cV | nV | U | Z | L | |
А/дел | A | В/дел | B | Ом | Гн | ||||
С сердечником | |||||||||
. . . | |||||||||
Контрольные вопросы
- В чем состоит явление электромагнитной индукции, самоиндукции?
- Запишите основной закон электромагнитной индукции.
- Сформулируйте правило Ленца.
- Напишите формулу полного сопротивления цепи, содержащей катушку индуктивности.
- Объясните, в какую сторону и почему изменятся показания амперметра, если при неизменном напряжении в катушку внести стальной сердечник?
- Изобразите векторную диаграмму и с ее помощью определите сдвиг по фазе между током в
- цепи и напряжением на ее концах.
- Сформулируйте закон Ома для цепи переменного тока, содержащей
– участки.
- Что такое индуктивность, и от каких параметров она зависит?
Литература
1. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. шк., 2004.
2. Яворский Б. М. Справочник по физике / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. – М.:Наука, 2006