- •Электричество и магнетизм практикум по физике
- •Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов
- •1. Основные электроизмерительные приборы
- •2. Классификация приборов по принципу действия
- •3. Чувствительность и цена деления электроизмерительного прибора
- •4. Расширение пределов измерений приборов
- •Элементы теории погрешностей при электрических измерениях
- •1. Погрешности приборов
- •2. Оценка погрешностей электрических измерений
- •3. Определение ошибок косвенного измерения физической величины
- •4. Определение наиболее выгодных условий измерения
- •5. Проведение физических измерений и оформление полученных результатов
- •6. Запись экспериментальных результатов
- •Лабораторная работа № 1 измерение сопротивлений мостиком уитстона
- •1. Метод вольтметра и амперметра.
- •2. Метод омметра.
- •3. Мостовой метод или метод мостика постоянного тока (мостик Уитстона).
- •Устройство и принцип действия мостика Уитстона
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки и проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчёта
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение эдс методом компенсации
- •Теория метода
- •Метод компенсации и описание установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 изучение электростатического поля
- •Теория метода
- •Методика исследования
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности.
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 измерение электрической емкости мостиком сотти
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 изучение гальванометра
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 изучение законов кирхгофа
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •1. Определение эдс источников тока участков цепи
- •2. Проверка первого закона Кирхгофа
- •3. Проверка второго закона Кирхгофа
- •Погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование зависимости электрического сопротивления металла от температуры
- •Теория метода
- •Описание установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •1. Измерение электрической постоянной.
- •2. Измерение относительной диэлектрической проницаемости диэлектриков.
- •Погрешность измерений
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 11 определение напряженности земного магнитного поля с помощью тангенсгальванометра
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов и погрешность измерений
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12 исследование индуктивности соленоида
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 13 изучение эффекта холла
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15 изучение электромагнитной индукции
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Содержание отчета
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16 исследование резонанса в колебательном контуре
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Обработка результатов измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 17 определение длины электромагнитной волны с помощью измерительной линии лехера
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы для допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 20 определение точки кюри ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Исследование намагничивания ферромагнетика
- •Теория метода
- •Описание экспериментальной установки
- •Проведение измерений и обработка результатов Первый вариант
- •Второй вариант
- •Содержание отчета
- •Техника безопасности
- •Вопросы допускного контроля
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •394000, Воронеж, пр. Революции, 19
Лабораторная работа № 19 исследование энергетического режима цепи синусоидального тока
Цели работы: 1) определить зависимость индуктивности катушки от силы тока; 2) пронаблюдать увеличение коэффициента мощности при подключении конденсатора к активно-индуктивной нагрузке.
Теория метода
Для постоянного тока (I = const, U = const) электрическую мощность можно представить:
.
Для переменного тока ( , , ), проходящего по резистору средняя за период мощность равна:
,
где , - эффективные значения переменных силы тока и напряжения. Тогда для мощности переменного тока применимы те же формулы, что и для постоянного тока. Если разность фаз тока и напряжения мощность называется активной потому, что электрическая энергия тока превращается в теплоту, то есть во внутреннюю энергию.
Для переменного тока проходящего по идеальной индуктивной катушке, у которой активное сопротивление R = 0, характерен сдвиг фаз на между током и напряжением (ток по фазе опережает напряжение). Активная мощность равна:
.
Индуктивное сопротивление и по закону Ома , тогда полная мощность . Она не связана с превращением электромагнитной энергии во внутреннюю энергию. Полная мощность циркулирует между генератором и катушкой индуктивности. Однако в подводящих проводах происходит выделение теплоты, т.е. потеря электрической энергии.
Для переменного тока, в отличие от постоянного тока в конденсаторе выполняется закон Ома: . Между током и напряжением фазовый сдвиг на (ток по фазе отстает от напряжения). Активная мощность P = 0, а полная мощность . По-прежнему она не связана с превращением электромагнитной энергии в другие виды, она циркулирует между генератором и конденсатором, но выделение теплоты происходит только в подводящих проводах.
В реальной катушке индуктивности ( ) сдвиг фаз между током и напряжением , активная мощность , полная мощность цепи , импеданс нагрузки , . « » называют коэффициентом мощности, он показывает какую часть полной мощности, составляет активная мощность.
При последовательном соединении R, XC, XL импеданс нагрузки , суммируются сопротивления, но с учетом фазовых сдвигов между током и напряжением.
При параллельном соединении R, XC, XL импеданс определяется по формуле:
,
т.е. с учетом фазовых сдвигов суммируются не сопротивления, а проводимости.
Описание экспериментальной установки
И сточником синусоидального напряжения служит городская электросеть ( Гц). Электрическая схема установки представлена на рис. 1.
Исследуемыми объектами служат четыре индуктивных катушки (1). Параллельно катушкам можно подключать конденсатор (2) через штепсельный разъем (3). Эффективные значения силы тока и напряжения измеряют амперметром (4) и вольтметром (5) электромагнитной системы. Активную мощность измеряют ваттметром (6) электромагнитной системы. Он работает на принципе взаимодействия магнитных полей двух катушек. Подвижная катушка - вольтовая, подключена к напряжению, ее выводы обозначены: и 150 . А через неподвижную токовую катушку проходит ток идущий к потребителю, ее выводы обозначены: и 5А. Поворот стрелки, связанной с подвижной катушкой, пропорционален активной мощности .
Реостат (7) используют для регулировки напряжения на катушке и силы тока в ней в некоторых пределах. Кнопка с самовозвратом (8) установлена для того, чтобы включать цепь только на время регистрации величин по приборам, избегая перегрева катушки.