Задания и порядок выполнения работы (ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ).

Докажите путем измерения токов и напряжений, что эквивалентная индуктивность цепи с параллельным соединением катушек меньше индуктивности наименьшей катушки и что измеренные индуктивные реактансы и индуктивности связаны соотношением:

X_L = wL

Порядок выполнения эксперимента

3.2.1. Соберите цепь по схеме (рис. 30.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 3…5 В и f = 50…2000 Гц.

3.2.2. Измерьте с помощью ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ и мультиметра  общий ток цепи I,

Рисунок 30.4.

токи параллельных ветвей I_1, I₂, I₃ и падения напряжение U на катушках, занесите данные измерений в табл. 2.

Таблица 30.2

3.2.3. Вычислите индуктивные реактансы X_LЭ, X_L1, X_L2, X_L3 по формуле X_L =U ¤ I_L.

3.2.4. Определите индуктивности отдельных катушек и общую индуктивность цепи по формуле L = X_L ¤ w.

3.2.5. Проверьте вычислениями величину индуктивности L_Э, найденную экспериментально.

3.2.6. Вычисление индуктивных реактансов:   

X_L1 = U_L1 ¤ I_L1 =

X_L2 = U_L2 ¤ I_L2 =

X_L3 = U_L3 ¤ I_L3 =

X_LЭ = U ¤ I =

3.2.7. Вычисление индуктивностей:

L₁ =  X_L1  ¤ w =

L₂ =  X_L2  ¤ w =

L₃ =  X_L3  ¤ w =

L_Э = X_LЭ  ¤ w =

3.2.8. Проверка общей индуктивности расчетом:

L_Э = 1 ¤ (1 ¤ L₁ + 1 ¤ L₂+ 1 ¤ L₃) =.

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 31 «РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ»

1. Цель работы: Ознакомление с понятием   реактивная мощность катушки индуктивности. Проведение эксперимента, связанного с  измерением реактивной мощности катушки индуктивности.

2. Краткие теоретические сведения.

Когда катушка индуктивности подключена к переменному синусоидальному напряжению, в ней возникает синусоидальный ток, отстающий по фазе от напряжения на 90^о (рис. 31.1).

Изменение во времени мгновенной мощности, потребляемой в катушке, может быть представлено на графике (рис. 31.1) путем перемножения мгновенных значений тока i и напряжения u. Положительная полуволна кривой мощности равнозначна подведению энергии к катушке. Во время отрицательной полуволны катушка отдает запасенную ранее энергию магнитного поля. В идеальной катушке потерь активной мощности нет. В действительности же возвращаемая энергия всегда меньше потребляемой из-за потерь энергии в активном сопротивлении катушки.

Рисунок 31.1

В идеальной катушке (при R=0) график мощности p(t) представляет собой синусоиду двойной частоты (см. рис. 31.1) с амплитудой

Q_L = U_Lm I_Lm/2 = U_L I_L.

Это значение является максимальной мощностью, потребляемой или отдаваемой идеальной катушкой индуктивности. Она называется индуктивной реактивной мощностью.

Средняя (активная) мощность, потребляемая такой катушкой, равна нулю.

3. Задания и порядок выполнения работы

3.1. Выведите кривые тока и напряжения катушки на экран осциллографа, перенесите их на график и постройте кривую изменения мгновенных значений мощности перемножением мгновенных значений напряжения и тока.

3.2. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 31.2), подсоедините к ней генератор синусоидального напряжения с параметрами: U=3…7 B и f = 45…65 Гц.

Рисунок 31.2

3.3. Включите ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ (V1, A1), осциллограф, ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (W1).

3.4. Для качественного наблюдения осциллограммы тока 2-ой канал осциллографа включается параллельно резистору R1. В этом случае амплитуда размаха напряжения большая, однако на измерениях это сказывается незначительно, т.к. данные всех приборов снимаются непосредственно с исследуемой катушки индуктивности.

3.5. Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

3.6. На ИЗМЕРИТЕЛЕ МОЩНОСТИ показатели обозначены следующим образом:

      P - активная мощность (Вт);

      Q - реактивная мощность (ВАр);

      S -   полная мощность (ВА).

3.7. Запишите значения реактивной мощности Q_L и активной P.

3.8. Занесите данные осциллографирования напряжения и тока в катушке в табл. 31.1, соответственно указанным в ней моментам времени, выполните вычисления мгновенных значений реактивной мощности.

Таблица 31.1

3.9. Перенесите данные табл. 31.1 на график (рис. 31.3).

Рисунок 31.3

3.10. По графику p(t) определите максимальную возвращаемую мощность (реактивную мощность)

Q_L= (Р_макс – Р_мин) / 2 =

3.11. Сравните эту мощность с мощностью, измеренной варметром:

Q_L=