Лабораторная работа
.docМинистерство образования РФ
Государственный университет цветных металлов и золота
Кафедра физики
Лабораторная работа № 5
Определение индуктивности катушки.
Студенты группы ГО-05-1 Преподаватель
Купцов Е. Задворный А. Г.
Коваленко В.
Красноярск 2006 г.
Цель работы: Изучение электрических цепей, содержащих катушку индуктивности, определение зависимости величины индуктивности от проницаемости сердечника.
Оборудование: катушка индуктивности, сердечник, источники постоянного и переменного напряжений, переключатели, вольтметр, амперметр, реостат.
Теоретическое введение
При всяком изменении магнитного потока в замкнутом контуре возникает электрический ток, называемый индукционным током.
ЭДС индукции сопровождается появлением электрического тока I, который, в свою очередь, создаёт вокруг себя магнитный поток Фs . В этом случае магнитный поток, вызванный током,
Фs=IL,
где L-коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью. Она зависит от формы, размеров, числа витков проводника и магнитной проницаемости среды.
На практике наибольшее значение имеет цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа витков. Индуктивность такой катушки равна
,
где
-длина
катушки, N-число
витков, S-площадь
поперечного сечения катушки,
-магнитная
постоянная =4π*10-7
Гн/м;
-магнитная
проницаемость сердечника катушки.
Для измерения магнитной индуктивности катушки L, рассмотрим электрическую цепь, состоящую из последовательно соединённых катушки индуктивности L, сопротивления R и источника тока.
Полное сопротивление такой цепи (импеданс) равно
,
где ω-циклическая частота переменного
тока, ω=2πν (В нашей стране ν=50 Гц). Из этой
формулы получаем выражение для расчёта
индуктивности
.
Значения активного
омического сопротивления R
и импеданса Z
можно определить по закону Ома
,
,
где I - и U - - значения силы тока и напряжения на катушке при постоянном токе; I~ и U~ - то же при переменном токе.
Ход работы
Проводим измерения и все экспериментальные данные заносим в таблицу:
|
Номер опыта |
Постоянный ток |
Переменный ток без сердечника |
Переменный ток с сердечником |
||||||||
|
I |
U |
R |
I |
U |
Z |
L0 |
I |
U |
Z |
L |
|
|
1 |
0.31 |
20 |
64.5 |
0.20 |
20 |
100 |
0.243 |
0.15 |
20 |
133.3 |
0.372 |
|
2 |
0.37 |
24 |
64.9 |
0.23 |
23 |
100 |
0.242 |
0.18 |
23 |
127.8 |
0.327 |
|
3 |
0.47 |
30 |
63.8 |
0.27 |
28 |
103.7 |
0.221 |
0.23 |
30 |
130.4 |
0.335 |
|
4 |
0.59 |
37 |
62.7 |
0.35 |
34 |
97.1 |
0.235 |
0.34 |
43 |
126.5 |
0.350 |
|
5 |
0.92 |
58 |
63.0 |
0.57 |
56 |
98.2 |
0.240 |
0.48 |
60 |
125 |
0.343 |
|
среднее |
0.53 |
33.8 |
63.8 |
0.32 |
32.2 |
99.8 |
0.236 |
0.28 |
35.2 |
128.6 |
0.345 |
При введении стального сердечника индуктивность катушки возрастает.