Лабораторная работа №23. «Катушка индуктивности в цепи переменного тока». Цель: изучение свойств катушки индуктивности в цепи переменного тока. Задачи: 1) расчёт величины индуктивного сопротивления с применением закона Ома для участка цепи U переменного тока R L ; I 2) построение графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f(); 3) определение индуктивности катушки; 4) изучение влияния сердечника на величину индуктивного сопротивления, индуктивности и на расположение графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() по отношению к оси частот. Оборудование: катушка дроссельная с сердечником, переменный резистор 470 Ом, ключ, цифровой миллиамперметр переменного тока, цифровой вольтметр переменного тока, генератор переменного тока звуковой частоты, модуль с клеммами для подключения источника питания. Теория и метод выполнения работы Участок цепи переменного тока, преобразующий энергию тока только в энергию магнитного поля, обладает сопротивлением, которое называется индуктивным. Величина индуктивного сопротивления определяется выражением X L 2 L , поэтому графическая зависимость индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() имеет вид, представленный на рисунке 1. Для экспериментального решения поставленных задач используется экспериментальная установка, схема которой представлена на рисунке 2. Рис.1 Рис. 2 Ход работы: 1. Собрать экспериментальную установку. 2. Подготовить таблицы результатов измерений и вычислений: Катушка индуктивности с сердечником Напряжение U = 3 В Сила тока Частота I мА Гц Индуктивное сопротивление Индуктивность катушки с сердечником RL Ом U XL I L Гн XL L 2 Абсолютная погрешность L Гн Li Lср Li 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Среднее Катушка индуктивности без сердечника Напряжение U = 3 В Сила тока Частота I мА Гц Индуктивное сопротивление Индуктивность катушки с сердечником RL Ом U XL I L Гн XL L 2 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Среднее Абсолютная погрешность L Гн Li Lср Li 3. Включить генератор, замкнуть ключ, плавно увеличивая амплитуду выходного сигнала генератора до тех пор, пока вольтметр переменного тока, подключенный к катушке индуктивности, покажет напряжение 3 В. 4. Изменяя частоту выходного сигнала, показания миллиамперметра заносить в таблицу, для случаев: 1) катушка индуктивности с сердечником; 2) катушка индуктивности без сердечника. U 5. Рассчитать индуктивное сопротивление, используя закон Ома для участка X L . I 6. Построить графические зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() для случаев: 1) катушка индуктивности с сердечником; 2) катушка индуктивности без сердечника. Возможен вариант графической обработки экспериментальных данных и вычислений в Microsoft Excel с работой мастером диаграмм и добавлением линии тренда (линейная зависимость, пересечением в начале координат и указанием уравнения прямой, угловой коэффициент которой позволяет рассчитать величину индуктивности катушки). 7. Индуктивность катушки с сердечником и без сердечника рассчитать по формуле XL L . 2 8. Изучить влияние сердечника на величину индуктивности. 9. Изучить влияние сердечника на расположение графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() по отношению к оси частот. Для этого построить графические зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() в одной системе координат и сформулировать вывод. Обосновать результат влияния сердечника на расположение графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока XL=f() по отношению к оси частот. 10. Сформулировать общий вывод по лабораторной работе.