Лаба по физике 5
.doc
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра физики
Отчёт
по лабораторной работе №5
По теме: Измерение параметров индуктивности в цепи переменного тока
По дисциплине: _________________Физика_________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Выполнил: студент ГМ – 09 – 1 ______________ Бузаев Д. Ю.
(подпись) (Ф.И.О.)
Дата: 27.09.10
Проверил: _ доцент__ ________________ Егорова Н.И.
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Цель работы: Определение импеданса, сдвига фаз и измерение индуктивности на разных частотах в резистивно-индуктивной цепи.
Краткое теоретическое описание.
Физические явления, исследуемые в работе:
В данной работе исследуются свойства переменного тока.
Переменный ток - электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
Физические величины:
Индуктивность (L) - физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Является коэффициентом пропорциональности между магнитным потоком, создаваемым током какого-либо витка, и величиной этого тока. [Гн]
Сдвиг фаз (ф) - разность между начальными фазами двух переменных величин, изменяющихся во времени периодически с одинаковой частотой. [рад]
Импеданс (ХL) - сопротивление переменному току, создаваемое в проводах, электрических машинах и трансформаторах самоиндукцией. [Ом]
Физические законы:
Закон Ома: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.
, где I – сила тока [A], U – напряжение [B], R – сопротивление [Ом].
Принципиальная электрическая схема:
Расчётные формулы:
, где ф – сдвиг фазы [рад], t – период нижней синусоиды [c], Т – период верхней синусоиды [c].
, где L – индуктивность [Гн], R – сопротивление [Ом], U – напряжение [B], UR – напряжение переменного тока [B], RL – сопротивление катушки [Ом], f – частота колебаний [Гц].
XL = L, где XL – импеданс [Ом], - угловая скорость [рад/с], L – индуктивность [Гн].
, где ф – рассчитанный сдвиг фазы [рад], U – напряжение [B], UR – напряжение переменного тока [B].
, где Im – сила тока [A], U – напряжение [B], R – сопротивление [Ом], - угловая скорость [рад/с], L – индуктивность [Гн].
Формула для расчёта погрешностей косвенных измерений:
Результаты:
f, кГц |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
R,Ом |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
RL,Ом |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
U,B |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
UR,B |
1,2 |
0,7 |
0,6 |
0,42 |
0,28 |
0,24 |
0,22 |
0,20 |
t,мс |
0,04 |
0,02 |
0,016 |
0,01 |
0,009 |
0,007 |
0,006 |
0,005 |
Т,мс |
0,18 |
0,092 |
0,068 |
0,048 |
0,04 |
0,031 |
0,03 |
0,024 |
фэксп,рад |
1,39 |
1,36 |
1,47 |
1,30 |
1,41 |
1,42 |
1,26 |
1,30 |
L,мГн |
15,58 |
13,55 |
10,55 |
11,34 |
13,63 |
13,25 |
12,39 |
11,93 |
ХL,Ом |
0,48 |
0,85 |
0,99 |
1,42 |
2,14 |
2,49 |
2,72 |
2,99 |
фрасч,рад |
0,28 |
0,48 |
0,56 |
0,81 |
1,22 |
1,42 |
1,55 |
1,71 |
Im,A |
0,599 |
0,597 |
0,597 |
0,594 |
0,586 |
0,582 |
0,578 |
0,574 |
;
;
;
Расчёт погрешностей:
;
Построение графиков:
-
График зависимости XL(f):
-
График зависимости ф(f):
-
График зависимости I(f):
Вывод: на установке было измерено напряжение тока в цепи, сопротивление, а также период и частота колебаний. Пользуясь измерениями, определил импеданс, сдвиг фаз и индуктивность на разных частотах. Результаты отличаются погрешностью в 17%,что свидетельствует об их достоверности.