2020-04-20
380ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА И КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В RL-ЦЕПИ
Выполнил(а):
студент группы ____________________
___________________________________
Проверил(а):
___________________________________
Дата: ______________
Лабораторная работа № 5-21
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА И КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В RL-ЦЕПИ
Цель работы: экспериментально определить индуктивность двух коротких соленоидов и их взаимную индуктивность.
Приборы и принадлежности: генератор многофункциональный АНР-1002, блок амперметра-вольтметра АВ1, стенд с объектами исследования С3-ЭМ01, соединительные провода.
Краткая теория
Замкнутая RL – цепь содержит соленоид с индуктивностью L, резистор с сопротивлением R и генератор переменного напряжения.
Явление электромагнитной индукции заключается …………………………….
……………………………………………………………………………………….
|
|
|
……………………………………………………………………………………….
Закон Фарадея для электромагнитной индукции записывается:
При прохождении переменного тока в замкнутом контуре (катушке) возникает ЭДС самоиндукции, равная:
Индуктивность L – это………………………………………………….................
……………………………………………………………………………………….
Индуктивность зависит от…………………………………………………………
……………………………………………………………………………………….
В цепи переменного тока катушка (соленоид) обладает ………………………..
…………………XL = ω·L, так как ЭДС самоиндукции …………………………
изменению силы тока в цепи. В результате фаза колебаний напряжения на соленоиде UL …………………………………..фазу колебаний напряжения на резисторе UR на ………
С учетом этого напряжения на генераторе UГ, соленоиде UL и резисторе UR связаны соотношением:
(2)
Так как по закону Ома UR = i ·R, UL = i ·XL = i·ω·L = (UR/R)·2πν·L, то формулу (2) можно записать:
(5)
Из последнего выражения получается расчетная формула для индуктивности соленоида:
(6)
где L –.........................................................................................................,
ν –.........................................................................................................,
UГ –......................................................................................................,
UR –........................................................................................................
|
|
|
Если замкнутая RL – цепь содержит два соленоида, то в цепи возникает ЭДС взаимной индукции. Явление взаимной индукции заключается ……………….
……………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….
Закон Фарадея для взаимной индукции записывается:
Коэффициент взаимной индукции (взаимная индуктивность) L12 – это……..
………………………………………………………………………………………
Коэффициент взаимной индукции зависит от……………………………………
……………………………………………………………………………………….
Общая индуктивность двух последовательно соединенных соленоидов при одинаково направленных магнитных полях в них вычисляется по формуле
(7)
а при противоположно направленных магнитных полях – по формуле
(8)
Отсюда коэффициент взаимной индукции L12 вычисляется по формуле
(9)
Экспериментальная часть
Собрать электрическую цепь согласно схеме, включив в нее первый соленоид. Измерить вольтметром напряжения на генераторе UГ и резисторе UR при трех разных значениях частоты колебаний ν, задаваемой генератором. Результаты занести в таблицу 1.
Первый соленоид Таблица 1
| № | R, Ом | ν, кГц | UГ, В | UR, В | L1, мГн | <L1>, мГн | ΔL1, мГн | ε, % |
| 1 | 150 |
|
|
| ||||
| 2 | ||||||||
| 3 |
Включить в цепь вместо первого соленоида – второй и повторить измерения. Результаты занести в таблицу 2.
Второй соленоид Таблица 2
| № | R, Ом | ν, кГц | UГ, В | UR, В | L2, мГн | <L2>, мГн | ΔL2, мГн | ε, % |
| 1 | 150 |
|
|
| ||||
| 2 | ||||||||
| 3 |
Включить в цепь последовательно оба соленоида согласно схеме в методических указаниях: вначале – чтобы магнитные поля в них были сонаправлены, а затем – противоположно направлены. Повторить измерения напряжений для одной частоты колебаний ν. Результаты занести в таблицу 3.
Два соленоида Таблица 3
| № | R, Ом | ν, кГц | UГ, В | UR, В | L, мГн | L12, мГн |
| Сонаправленные магнитные поля | 150 |
| ||||
| Противоположно направленные магнитные поля |
Студент(ка) гр. ____ _________________________________ (указать ФИО)
Дата выполнения _________ Преподаватель _________________
Обработка результатов измерений
1. Вычислить индуктивность первого соленоида по формуле (6) для каждого значения частоты ν.
L11 =
L12 =
L13 =
2. Вычислить среднее значение индуктивности первого соленоида
<L1> =
3. Найти отклонения от среднего значения
∆L11 = ∆L12 = ∆L13 =
4. Найти среднюю квадратичную погрешность
5. Задать надежность α = и в таблице найти коэффициент Стьюдента tα =
6. Вычислить абсолютную погрешность индуктивности
∆L1 = tα ·SL1 =
7. Вычислить относительную погрешность
8. Вычислить индуктивность второго соленоида по формуле (6) для каждого значения частоты ν.
L21 =
L22 =
L23 =
9. Вычислить среднее значение индуктивности первого соленоида
<L2> =
10. Найти отклонения от среднего значения
∆L21 = ∆L22 = ∆L23 =
11. Найти среднюю квадратичную погрешность
12. Задать надежность α = и в таблице найти коэффициент Стьюдента tα =
|
|
|
13. Вычислить абсолютную погрешность индуктивности
∆L2 = tα ·SL2 =
14. Вычислить относительную погрешность
15.Вычислить общую индуктивность последовательно соединённых соленоидов (при одинаково направленных магнитных полях) по формуле (6).
LОБ1.=
16. Вычислить общую индуктивность последовательно соединённых соленоидов (при противоположно направленных магнитных полях) по формуле (6).
LОБ2.=
17. Вычислить коэффициент взаимной индукции по формуле (9).
L12 =
Выводы
1. Создавая …………………………………………заданной частоты в последовательной RL-цепи, определили ……………………………………….
……………………………………………………………………………………..
2. Измерены значения величин:
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
………………………………………………..........................................................
3. Вычислены значения величин:
1)…………………………………………………………………………………..
L1 = ( ± )…..
ε1 =
2)……………………………………………………………………………………
L2 = ( ± )…..
ε2 =
3)……………………………………………………………………………………
L12=
4. Погрешности вычислены по методике………………………………………..
