Цель работы

1. Изучить устройство катушек индуктивности.

2. Определить индуктивность и удельную энергию изучаемой катушки.

3. Изучить принцип исследования процессов заряда и разряда катушки индуктивности.

4. Построить график зависимости напряжения разряда от времени.

5. Определить энергии заряда и разряда и коэффициент полезного действия.

Схема лабораторной установки

Лабораторная установка для исследования характеристик индукционного аккумулятора электрической энергии представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема лабораторной установки

Модель индукционного аккумулятора электрической энергии выполнена в виде цилиндрической катушки. Нагрузкой индукционного аккумулятора является переменное сопротивление 0,1 – 1,0 МОм, а источником энергии – гальваническая батарея напряжением 4,3 В и емкостью 0.2 А.ч.

Контроль за динамикой процесса осуществляется на осциллографе С1 – 48, имеющем входное сопротивление 10 МОм.

Организация проведения работы

Работа выполняется на двух рабочих местах:

• изучение конструкции и определение удельных характеристик катушки индуктивности;

• исследование процессов разрядки индукционного накопителя энергии.

На каждом месте работает группа из трех студентов.

После выполнения своей части работы группы меняются местами.

Описание работы

Заряд катушки индуктивности происходит через внутреннее сопротивление батареи (<3 Ом).

Накопленная энергия W = 0,5 Li², Дж.

Разряд происходит через сопротивление 0,1 – 1,0 МОм, при этом ток и напряжение резко возрастает. Изменение напряжения отслеживается на экране осциллографа и переносится на прозрачную пленку со шкалой. По полученому графику изменения напряжения от времени определяется функция зависимости напряжения от времени U = F(t) (10).

Ток, согласно закону Ома, равен:

I = U/R,

а мощность равна P = U * I или P = U²/R.

В связи с тем, что напряжение разряда изменяется со временем, то количество отданной энергии при разряде будет равно

, Дж (11)

Коэфффициент полезного действия определяется как отношение энергий разряда и заряда.

Меры безопасности

Осциллограф питается напряжением 220 В!

Перед началом работы убедитесь в его надежном заземлении!

Включать осциллограф в присутствии руководителя лабораторной работы!

Порядок проведения работы

1. Изучение конструкции и определение удельных характеристик катушки индуктивности

Изучить конструкцию различных катушек. Произвести измерение габаритов

и массы цилиндрических катушек без учета токоподводов и каркаса. Используя технические характеристики катушек (количество витков, диаметр провода), написанные на их внешней изоляции. По результатам обмеров и с учетом коэффициента формы рассчитать удельные объемные энергии конденсаторов. Коэффициент формы найти по [Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей. Л.: Энергоатомиздат, 1986].