· Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.2.1.), подсоедините к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5В, f = 1 кГц.
Рис. 5.2.1.
· Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.
· «Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.
· Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.
· Снимите с осциллограммы амплитудные значения Um и Im для индуктивностей и частот, указанных в табл. 4.2.1, и занесите их в соответствующие ячейки таблицы.
Таблица 5.2.1
| f, кГц | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | ||||||||||||
| UmL, В | 100 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| UmL, В | 40 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| UmL, В | 10 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| ImL, мА | 100 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| ImL, мА | 40 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| ImL, мА | 10 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| XL = Um ¤ Im, кОм | 100 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| 40 мГн |
|
|
|
| ||||||||||||
| 10 мГн |
|
|
|
| ||||||||||||
| XL = wL, Ком | 100 мГн |
|
|
|
| |||||||||||
| 40 мГн |
|
|
|
| ||||||||||||
| 10 мГн |
|
|
|
| ||||||||||||
· Вычислите величины XL по формулам Um ¤ Im и w L и занесите их в табл. 5.2.1.
· Перенесите величины XL на график (рис. 5.2.2) для построения кривой XL = f(f).
Рис. 5.2.2
Вопрос 1: Как зависит индуктивное сопротивление от частоты?
Ответ:........................
Вопрос 2: Чем объясняется различие значений XL, вычисленных по формулам Um ¤ Im и w L?
Ответ:........................
Последовательное соединение катушек индуктивности
Общие сведения
Когда несколько катушек соединены последовательно (рис. 5.3.1), эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек:
LЭ = L1 + L2 + L3 +...
Рис. 5.3.1
Падения напряжения на отдельных катушках пропорциональны соответствующим индуктивным сопротивлениям и их сумма равна приложенному напряжению U. Ток в любой точке последовательной цепи с катушками один и тот же.
Экспериментальная часть
Задание
Докажите путем измерения тока и напряжения в предположении XL = w L, чтопри последовательном соединении катушек эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек.
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.3.2) и подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В и f = 1 кГц.
Рис. 5.3.2.
· Измерьте с помощью мультиметров или виртуальных приборов А1 и V1 действующие значения тока в цепи, приложенного напряжения и напряжения на каждой катушке. Результаты измерений занесите в табл. 5.3.1.
Таблица 5.3.1
| I, мА | U, В | UL1, B | UL2, B | UL3, B |
· Рассчитайте реактивные сопротивления и индуктивности катушек, эквивалентную индуктивность цепи по данным измерений.
Вычисление индуктивных реактансов:
XL1 = UL1 ¤ IL =
XL2 = UL2 ¤ IL =
XL3 = UL3 ¤ IL =
XЭ = U ¤ I =
Вычисление угловой частоты:
w = 2 p f =
Вычисление индуктивностей:
L1 = XL1 ¤ w =
L2 = XL2 ¤ w =
L3 = XL3 ¤ w =
LЭ = XLЭ ¤ w =
Параллельное соединение катушек индуктивности
Общие сведения
При параллельном соединении катушек (рис. 5.4.1) эквивалентная индуктивность цепи меньше индуктивности наименьшей катушки. Вычисляется она по формуле:
1/LЭ = 1 ¤ (1 ¤ L1 + 1 ¤ L2+ 1 ¤ L3+...).
Рис. 5.4.1
Если последовательно соединены только 2 катушки, общая индуктивность равна
LЭ = L1 × L2 ¤ (L1 + L2).
Токи в отдельных катушках обратно пропорциональны соответствующим индуктивностям и их сумма равна общему току цепи. Напряжение, приложенное к каждой катушке, одинаково и равно U.
Экспериментальная часть
Задание
Докажите путем измерения токов и напряжений, что эквивалентная индуктивность цепи с параллельным соединением катушек меньше индуктивности наименьшей катушки и что измеренные индуктивные реактансы и индуктивности связаны соотношением:
XL = w L
