Экспериментальная часть

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА И КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В RL-ЦЕПИ

 

 

Выполнил(а):

студент(ка) группы ____________________

___________________________________

 

Проверил(а):

___________________________________

 

Дата: ______________

 

Лабораторная работа № 5.21

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА И КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В RL-ЦЕПИ

Цель работы: изучить явление самоиндукции и взаимной индукции; определить индуктивность соленоида и взаимную индуктивность двух соленоидов.

Приборы и принадлежности: генератор, блок амперметра-вольтметра АВ1, стенд с объектами исследования С3-ЭМ01, соединительные провода.

Краткая теория

Для возбуждения вынужденных колебаний в замкнутой RL – цепи включают соленоид индуктивностью L, резистор сопротивлением R и генератор переменного напряжения.

 

1. В замкнутой цепи переменного напряжения возникает явление электромагнитной индукции. Оно заключается в появлении  ЭДС индукции (ε_i), которая по закону Фарадея определяется по формуле 

                                            (1)

где величина…….называется………………………………………………….

Знак (–) определяется правилом Ленца.

Правило Ленца формулируется:

………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………….

2. В замкнутой цепи, по которой протекает непостоянный (переменный) ток возникает ЭДС самоиндукции (ε_si), которая по закону Фарадея ε_si записывается как

,                                    (2)

 

где ∆I/∆t –
L – ……….

 

3. Индуктивность L равна ………………………….

…………………..

4. Индуктивность соленоида можно вычислить по формуле

 

                                                                                                                      (3)

                                                                                                                                                           

Индуктивность зависит от:   

…… ……

…………..

………….

 

5. В цепи переменного тока соленоид обладает ………………………..

                                                           X_L = ω·L,                                   (4)

где ω –….

6. Вследствие явления самоиндукции фаза колебаний напряжения на соленоиде U_L …………………………… фазу колебаний напряжения на резисторе U_R на угол………С учетом этого напряжения на генераторе U_Г, соленоиде U_L и резисторе U_R связаны соотношением:

(5)

7. Используя закон Ома, можно написать: 

U_R = i ·R ,    

U_L = i ·X_L = i·ω·L = (U_R/R)·2πν·L .

Тогда формулу (5) можно записать иначе:

(6)

8. Отсюда получается расчетная формула для индуктивности:

(7)

 

 

Таким образом, измерив напряжения на генераторе U_Г и резисторе U_R

при заданных значениях частоты генератора ν и сопротивления резистора R можно вычислить индуктивность соленоида L.

 

9. Если замкнутая RL–цепь содержит два соленоида, то в цепи возникает ЭДС взаимной индукции. Явление взаимной индукции заключается ……………….………………………………………………………………….

………………………………………….................................................................

Закон Фарадея для взаимной индукции записывается:

                                                              (8)

Коэффициент взаимной индукции (взаимная индуктивность) L₁₂ – это…………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

Коэффициент взаимной индукции зависит от………………………………………………………………………………….

…..………………………………………………………………………………

10. Общая индуктивность двух последовательно соединенных соленоидов при одинаково направленных магнитных полях в них  вычисляется по формуле:                                                                                     

                                                                                                                   (9)

а при противоположно направленных магнитных полях – по формуле

(10)

11. Отсюда коэффициент взаимной индукции L₁₂ вычисляется по формуле

(11)

Экспериментальная часть

Собрать электрическую цепь согласно схеме (см. первый пункт краткой теории), включив в нее первый соленоид. Измерить вольтметром напряжения на генераторе U_Г и резисторе U_R при трех разных значениях частоты колебаний ν, задаваемой генератором. Результаты занести в таблицу 1.                                               

Таблица 1

Первый соленоид

№	R, Ом	ν, кГц	UГ, В	UR, В	L1, мГн	<L1>, мГн	ΔL1, мГн	ε, %
1	150
2
3

 

Включить в цепь вместо первого соленоида – второй соленоид и повторить измерения. Результаты занести в таблицу 2.

 

Таблица 2

Второй соленоид

№	R, Ом	ν, кГц	UГ, В	UR, В	L2, мГн	<L2>, мГн	ΔL2, мГн	ε, %
1	150
2
3

Включить в цепь последовательно оба соленоида согласно схеме в методических указаниях: вначале – чтобы магнитные поля в них были сонаправлены, а затем – противоположно направлены. Повторить измерения напряжений для одной частоты колебаний ν. Результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3

Два соленоида

№	R, Ом	ν, кГц	UГ, В	UR, В	Lсонапр. И Lпротив. мГн	L12, мГн
Сонаправлены магнитные поля	150
Противоположно направлены магнитные поля

Студент(ка) гр._____________________________________(указать ФИО)

Дата выполнения_______________________Преподаватель_______