Описание установки и метода измерений

Индуктивность катушки находим из формулы (8)

(13)

Для определения U_LM и I_M используем электрическую цепь, изображенную на рис.7

L – катушка индуктивности;

R – активное сопротивление;

PA – амперметр;

PV – вольтметр;

SA1,SA2 – выключатели;

ε – источник переменной ЭДС.

Силу тока в цепи измеряем амперметром РА, циклическая частота ω=2πν, ν=50Гц (частота переменного тока в сети).

Для определения напряжения U_LM построим векторную диаграмму сложения напряжений в этой цепи, учитывая, что катушка обладает не только индуктивным, но и активным сопротивлениями. Тогда напряжение на катушке расчетная формула принимает вид

(14)

Общее напряжение в цепи обозначим U_об, напряжение на активном сопротивлении U_R, на катушке – U_K.

Для последовательных цепей

По измеренным величинам U_об, U_R, U_K (с учетом масштаба) выполним сложение напряжений. На оси X от т.О откладываем засечку радиусом U_об, а из т.В – засечку радиусом U_K до пересечения засечек в т.С (см. рис.8)

Между векторами и получили сдвиг по фазе , который объясняется тем, что катушка обладает индуктивным и активным сопротивлениями. Вектор разложим на две составляющие и , для чего из т.С опустим перпендикуляр на осьX. Учитывая масштаб, определим величину напряжения U_KL.

Порядок выполнения работы

1. Разобраться в схеме электрической установки, рис.7

2. Включить источник переменной ЭДС

3. Записать показания амперметра РА

4. Вольтметром PV измерить напряжение, поставив выключатели в соответствующие положения (оба вверх – U_об, оба вниз – U_R, SA1 вверх, SA2 вниз – U_K)

5. Построить диаграмму сложения напряжений (как на рис.8) и найти U_KL.

6. Вычислить индуктивность катушки по формуле (3.2)

7. Определить для L абсолютную и относительную погрешности, предварительно определив погрешности величин U_KL, I, π, ν. Погрешность ΔU_KL найдите как сумму погрешностей ΔU_K, ΔU_об и ΔU_R.

8. Записать результат измерений в виде доверительного интервала

L=<L>±ΔL

Техника безопасности

1. Проверить все соединения, устранить оголенные проводники.

2. Подобрать и установить пределы измерений приборов.

3. Во время работы пользоваться изолирующими ручками.

4. После снятия данных отключить электрическую схему установки.

Контрольные вопросы

1. Опишите явления, происходящие в колебательном контуре. Дайте определения колебаний в электрической цепи.

2. Запишите дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Проанализируйте его.

3. Запишите закон Ома для цепи переменного тока, содержащей R, L, C, соединенные последовательно.

4. Выведите и запишите законы, по которым изменяются напряжения U_R, U_L, U_C в цепи переменного тока, содержащей R, L, C, соединенные последовательно.

5. Начертите векторную диаграмму сложения напряжений в электрической цепи переменного тока, содержащей R, L, C, соединенные последовательно.

6. Опишите установку и метод определения индуктивности катушки в данной работе.

7. Как найти абсолютную и относительную погрешности для L.