Порядок выполнения работы. Рис. 7.2. Электрическая схема 1 — генератор сигналов специальной формы; 2 — мультиметр (режим A ~ 20 mA

Описание установки

Рис. 7.2. Электрическая схема 1 — генератор сигналов специальной формы; 2 — мультиметр (режим A ~ 20 mA, входы COM, mA); 3 — осциллограф (режим V ~2 В); 4 — миниблок «Катушка со съемным сердечником» с индуктивностью L и сопротивлением R; 5 — миниблок «Сопротивление» — ограничительное сопротивление 470 Ом

Электрическая схема установки показана на рис. 7.2, монтажная — на рис 7.3.

Катушка, имеющая индуктивность L и сопротивление R, и мультиметр, соединенные последовательно, подключают к генератору сигналов специальной формы. Напряжение на катушке измеряют осциллографом.

Рис. 7.3. Монтажная схема

Задание 1. Исследование зависимости полного сопротивления Z от частоты.

Выполнение измерений

1. С помощью мультиметра измерьте сопротивление R_L катушки и запишите его в табл. 7.1.

2. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис. 7.3, подключив катушку L без сердечника.

3. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.

Таблица 7.1

Катушка RL =… Ом
без сердечника I = … мА	с ферромагнитным сердечником I =... мА
ν, кГц	U, В	Z, Ом	L, мГн	ν, Гц	U, В	Z, Ом	L, мГн
0,75
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
2,25
2,5
2,75
3,0
3,25
3,50
3,75
4,0

4. Регулятором частоты установите максимальное значение частоты 4 кГц. С помощью кнопок установки уровня выхода установите значение тока в цепи в пределах от 2 до 7 мА. При этом фиксированном значении тока, изменяя частоту тока ν в соответствии с заданием, измеряйте и записывайте в таблицу 7.1 для каждого значения ν напряжение U на катушке.

Внимание. По мере изменения частоты следует поддерживать заданный ток I, регулируя его величину кнопками установки уровня выхода.

5. Выключите блок генераторов напряжения. Установите в катушку сердечник. Включите блок генераторов напряжения. Проведите измерения, описанные в п. 4. Ток I подбирайте (см. п. 4) при частоте 160 Гц. Результаты измерений запишите в табл. 7.1.

6. Выключите блок генераторов напряжения.

Обработка результатов измерений

1. Вычислите для катушки индуктивности без сердечника и с сердечником полное сопротивление переменному току Z по формуле (4)

и индуктивность по формуле (6)

Результаты расчетов запишите в табл. 7.1.

Сравнивая R_L и Z, убедитесь в справедливости приближения R_L << Z для рабочих формул (5)–(7). Выполните это для обеих катушек.

2. Постройте графики зависимостей Z = f (ω) для обеих катушек.

3. В выводах по работе:

а) сравните зависимости полного сопротивления Z от частоты двух соленоидов: с ферромагнитным сердечником и без него;

б) отметьте особенности зависимости индуктивности от частоты для двух соленоидов.

Задание 2. Исследование зависимости индуктивности соленоида от тока.

Выполнение измерений

1. Для исследования катушки без сердечника используется та же электрическая цепь, что и в задании 1. Для исследования катушки с сердечником используется электрическая цепь без дополнительного резистора.

2. Подключите катушку L без сердечника. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Регулятором установки частоты установите частоту тока 1 ÷ 3 кГц.

3. Изменяя силу тока I кнопками установки уровня выхода (от 1 мА до 20 мА с шагом ~ 1 мА), запишите в табл. 2 для каждого тока напряжение U на катушке.

4. Выключите блок генераторов напряжения. Установите ферромагнитный сердечник в катушку L. Соберите монтажную схему (рис. 7.3). Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения. Регулятором установки частоты «0,2 ÷ 20 кГц» установите частоту 50 ÷ 70 Гц. Проведите измерения (см. п. 3). Результаты занесите в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Катушка без сердечника	С ферромагнитным сердечником
ν = … Гц
I, мА	U, мВ	Z, Ом	L, Гн	U, мВ	Z, Ом	L, Гн

Обработка результатов измерений

1. Вычислите значения Z и L по формулам (4) и (6) для обеих катушек.

Результаты расчетов запишите в табл. 7.2.

2. Постройте графики зависимости L = f (I). Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Запишите закон изменения тока в цепи при вынужденных колебаниях.

2. Чем определяются частота и амплитуда вынужденных колебаний?

3. Какая ЭДС вызывает вынужденные колебания?

4. Какие ЭДС действуют в колебательном контуре при вынужденных колебаниях? Запишите выражение для ЭДС самоиндукции.

5. Что характеризует и от каких величин зависит индуктивность цепи?

6. От каких параметров зависит полное сопротивление контура переменному току?

7. Чем объясняется зависимость индуктивности соленоида с ферромагнитным сердечником от частоты тока?

8. На чем основано измерение полного сопротивления цепи Z в данной работе?

9. Какой характер имеет зависимость U(ω),полученная при фиксированном значении тока I в случае использования соленоида без сердечника?

10. Какой прибор используется в работе в качестве источника переменного тока?

11. С какой целью в работе определяют активное (R) и полное (Z) сопротивление катушки индуктивности?

12. Каким образом определяют в данной работе индуктивность катушки с сердечником и без него? Запишите рабочие формулы.

Дата добавления: 2015-06-04