Описание установки и метода измерения

Для определения коэффициента самоиндукции соленоида применяются различные методы. Одним из таких методов является определение индуктивности в процессе замыкания и размыкания цепи постоянного тока. Ток самоиндукции, возникающий в цепи, содержащей индуктивность L и сопротивление R, после замыкания цепи называется экстратоком замыкания и после размыкания цепи называется экстратоком размыкания. Cила экстратока размыкания, проходящего через индуктивность L и сопротивление R, изменяется со временем по закону

(8)

Аналогично изменяется и напряжение на катушке индуктивности (соленоиде)

(9)

Графически зависимость силы тока от времени I = f (t) показана на рис. 1.

Рис. 1

Зная величину силы тока I₀ или напряжение U₀ в момент времени t₀ = 0, измеряя силу тока I или напряжение U в моменты времени t и при известном значении сопротивления R можно рассчитать коэффициент самоиндукции L соленоида.

Принципиальная схема установки, с помощью которой можно наблюдать изменение силы тока или напряжения со временем, показана на рис 2.

Рис. 2

При замыкании ключа К₁ в положение 1 через соленоид и сопротивление R₁ от источника постоянной эдс проходит экстраток замыкания, достигающий своего максимального значения I₀ при напряжении U₀. При переключении ключа К₁ в положение 2 и замыкании ключа К₂ электрический ток проходит через соленоид с коэффициентом самоиндукции L и активное сопротивление R. Вследствие явления самоиндукции сила тока I в цепи не исчезает мгновенно, а постепенно уменьшается по закону (8). При заданных R и L отношение

(10)

или

(11)

Время , в течение которого сила тока I в соленоиде уменьшается в раз, называется постоянной времени релаксации.

При получаем отношение или

(12)

Отсюда коэффициент самоиндукции соленоида находим по известному значению сопротивления R и измеряемому значению времени по формуле:

(13)

Значения времени , за которое сила тока, проходящего через соленоид, уменьшается в раз, находим по графику зависимости (10).

Порядок выполнения работы

Задание 1.

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 2 с соленоидом L_1, коэффициент самоиндукции которого неизвестен.

2. Замкнув ключи К₁ и К₂ в положения 1, подключить источник постоянной эдс к соленоиду. Следя за показаниями амперметра, дождаться максимально возможного значения силы тока в цепи.

3. Перебросить ключ К₁ в положение 2.

4. Следить за изменением силы тока в соленоиде и фиксировать время .

5. Разомкнуть все ключи.

6. Результаты измерений занести в таблицу 1.

7. Провести измерения, повторив пункты 2…6, еще два раза

Таблица 1.

Номер измер.	, с	L, Гн	Lср, Гн	L, Гн	Lср Гн	,%
1	0.001533	0.01533	0.015282	0.000048	0.0000536	0.35
2	0.001529	0.01529		0.000008
3	0.001526	0.01526		0.000022
4	0.001518	0.01518		0.000102
5	0.001529	0.01529		0.000008
6	0.001517	0.01517		0.000112
7	0.001525	0.01525		0.000032
8	0.001532	0.01532		0.000038
9	0.001534	0.01534		0.000058
10	0.001539	0.01539		0.000108

Таблица 2.

Номер измер.	с серд, с	L с серд, Гн	Lср с серд, Гн
1	1.22693	12.2693	12.28836
2	1.225009	12.25009
3	1.223799	12.23799
4	1.229702	12.29702
5	1.228326	12.28326
6	1.236165	12.36165
7	1.237116	12.37116
8	1.229306	12.29306
9	1.228673	12.28673
10	1.223338	12.23338

Задание 2.

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 2 с соленоидом L₂. неизвестной индуктивности.

2. Замкнув ключ К₁ в положение 1, ключ К₂ в положение 2, подключить источник постоянной эдс к соленоиду и дождаться, когда сила тока в цепи достигнет максимального значения.

3. Провести измерения, повторив пункты 3…6 задания 1, два раза.

Задание 3.

1. Вставить в соленоид ферромагнитный сердечник с магнитной проницаемостью . Соленоид при этом характеризуется коэффициентом самоиндукции L₃.

2. Повторить пункты 1…7 задания 1.