Выводы ()

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 переменного тока R L 
U
;
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.
Схема экспериментальной установки:
Катушка индуктивности с сердечником
Напряжение
U
=
3
В
Сила
тока
Частота
I

мА
127
94
72
57
45
38
33
29
25
23
Гц
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Индуктивное
сопротивление
Индуктивность
катушки с
сердечником
RL
Ом
U
RL 
I
23,62204724
31,91489362
41,66666667
52,63157895
66,66666667
78,94736842
90,90909091
103,4482759
120
130,4347826
Среднее
L
Гн
RL
L
2   
0,376147249
0,254099471
0,221160651
0,2095
0,2123
0,2095
0,2068
0,2059
0,2123
0,2077
0,2092
Абсолютная
погрешность
Графическая зависимость индуктивного
сопротивления от частоты переменного тока
XL=f()
XL, Ом
140
L
Гн
120
y = 1.3115x
Li  Lср  Li
нет расчёта
нет расчёта
нет расчёта
100
80
0,0004
0,0032
60
0,0004
0,0024
40
0,0032
0,0032
0,0015
20
0,0020
Lс сердечником=(0,209±0,002) Гн
По графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты
переменного тока XL=f(): XL=1,, следовательно, L=1,3115, тогда
индуктивность дроссельной катушки с сердечником L=0,2088 Гн, что
соответствует интервалу Lс сердечником=(0,209±0,002) Гн.
0
0
20
40
60
80
100
120
, Гц
Катушка индуктивности без сердечника
Напряжение
U
=
3
В
Сила
тока
I
Индуктивное
Частота
сопротивление

мА
Гц
156
150
144
135
125
115
105
98
91
85
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
RL
Ом
U
RL 
I
19,23076923
20
20,83333333
22,22222222
24
26,08695652
28,57142857
30,6122449
32,96703297
35,29411765
Среднее
Индуктивность
катушки без
сердечника
L
Гн
RL
L
2   
0,30622244
0,159235669
0,110580326
0,08846426
0,076433121
0,069232899
0,064994151
0,060932016
0,058328084
0,056200824
0,0619
Графическая зависимость индуктивного сопротивления
от частоты переменного тока XL=f()
Абсолютная
погрешность
L
XL, Ом
40
y = 0.3791x
35
Гн
Li  Lср  Li
30
нет расчёта
нет расчёта
нет расчёта
нет расчёта
нет расчёта
25
0,0073
0,0031
0,0010
0,0036
0,0057
20
15
10
5
0,0041
Lбез сердечника=(0,062±0,004) Гн
По графической зависимости индуктивного сопротивления от частоты
переменного тока XL=f(): XL=0,3791, следовательно, L=0,3791, тогда
индуктивность дроссельной катушки без сердечника L=0,0604 Гн, что
соответствует интервалу Lбез сердечника=(0,062±0,004) Гн.
0
0
20
40
60
80
100
120
, Гц
Выводы:






при увеличении частоты переменного тока, величина индуктивного сопротивления увеличивается по линейному закону;
причины основных погрешностей: 1) показания цифровых вольтметра и амперметра, применяемых в лабораторной работе, в области
низких частот могут быть некорректны, поскольку рабочий диапазон применяемых приборов начинается с 15 Гц; 2) велика погрешность
при отсчёте частоты переменного тока, из-за отсутствия точной градуировки генератора переменного тока; в связи с этим расчёт
индуктивности дроссельной катушки с сердечником методом среднего арифметического начат с частоты 40 Гц, а катушки без сердечника –
с частоты 60 Гц;
расчёт индуктивности дроссельной катушки с сердечником: Lс сердечником=(0,209±0,002) Гн; по графической зависимости индуктивного
сопротивления от частоты переменного тока XL=f(): XL=1,, следовательно, L=1,3115, тогда индуктивность дроссельной катушки с
сердечником L=0,2088 Гн, что соответствует интервалу Lс сердечником=(0,209±0,002) Гн;
расчёт индуктивности дроссельной катушки без сердечника: Lбез сердечника=(0,062±0,004) Гн; по графической зависимости индуктивного
сопротивления от частоты переменного тока XL=f(): XL=0,3791, следовательно, L=0,3791, тогда индуктивность дроссельной катушки
без сердечника L=0,0604 Гн, что соответствует интервалу Lбез сердечника=(0,062±0,004) Гн;
вычисления показали, что сердечник увеличивает индуктивность дроссельной катушки;
при увеличении индуктивности дроссельной катушки, графическая зависимость индуктивного сопротивления от частоты переменного тока
XL=f() расположена под большим углом по отношению к оси частот (пунктирная линия):
RL, Ом 140
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
, Гц