Визначення індуктивності котушки і її активного опору методом резонансу.

Данченко О.П. , вчитель фізики (гімназія № 2 м. Хабаровськ )

Аксесуари: звуковий генератор, котушка індуктивності, емкостная батарея (відомої ємності), вольтметр, міліамперметр.

Метою роботи є: дослідження залежності повного опору (імпедансу) у ланцюга змінного струму від частоти, побудова резонансної кривої і знаходження по ній резонансної частоти, активного опору кола й індуктивності котушки.

ТЕОРІЯ: При послідовному підключенні в ланцюг зі змінним електричним струмом котушки індуктивності (реальна котушка завжди має активний опір) і ємності виходить послідовно з'єднана R-L-C ланцюг. При послідовному з'єднанні постійним параметром ланцюга буде електричний струм. Напруга на ємності та індуктивності будуть зрушені щодо струму UL = IwLcos (wt + p ¤ 2), UC = I/wC * cos (wt-p ¤ 2). Це зрушення фаз зручно розглядати на векторної діаграмі, представленої на малюнку. З малюнка видно, що зрушення фаз між струмом і напругою на активному опорі котушки R становить 0, на індуктивності L + p ¤ 2, а на ємності С-p ¤ 2. З графіка видно, що зрушення фаз між напругою на індуктивності UL і ємності UC становить p, тобто, знаходиться в протифазі. Результуюче напруга визначається різницею: UL-UC і при рівності цих напруг по модулю загальне напруга на реактивних опорах дорівнює нулю. У цьому випадку всі падіння напруги джерела струму припадає на активний опір R (напруга на індуктивності та ємності можуть бути в цьому випадку у багато разів більше, але їх сума дорівнює нулю). Такий стан системи називають резонансом. При резонансі опір схеми мінімально, і Один активного опору котушки. Графік залежно повного опору кола Z від частоти представлений на графіку. Значення опору визначають за формулою Ома Z = U/I. Так як при резонанс реактивні опору рівні, значення індуктивності можна висловити з формули 1/wс = wL; L = 1/w2C, де w резонансна частота, визначена з графіка.

ОПИС УСТАНОВКИ: Установку збирають згідно запропонованою схемою (котушка представлена у вигляді активного і індуктивного опору). Послідовно котушки підключають відому ємність. Вимірювальні прилади представлені вольтметром і міліамперметри. Звуковий генератор повинен мати діапазон від 20 до 20000 гц і напруга виходу порядку 20в.

Завдання.

Зберіть установку, згідно з кресленням.

Заповніть запропоновану таблицю:        

n (гц.)                                                                                                                                                                      

(w гц.)                                                                                                                                                                      

U (в)                                                                                                                                                                      

I (А)                                                                                                                                                                      

Z (Ом)                                                                                                                                                                      

Xc = 1/w (Ом)                                                                                                                                                              

За даними таблиці побудуйте графік залежності повного опору кола від циклічної частоти коливання. За графіком визначте:

Резонансну частоту. (При необхідності повторіть вимірювання у точках, близьких до резонансу.)

Активне опір котушки.

Індуктивність котушки.

Напишіть висновок.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.khspu.ru