Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Измерить индуктивность катушки

Лабораторная работа № 12. Измерение индуктивности катушки.

Тема: Измерение индуктивности катушки

Цель: вычисление индуктивного сопротивления катушки и ее индуктивности по результатом измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.

Оборудование: источник переменного напряжения; катушка школьного разборного трансформатора; вольтметр и миллиамперметр переменного тока; соединительные провода.

Теория.

   Всякое изменение тока в катушке вызывает появление в ней ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна величине индуктивности катушки и скорости изменения тока в ней. Но так как переменный ток непрерывно изменяется, то непрерывно возникающая в катушке ЭДС самоиндукции создает сопротивление переменному току. Она препятствует его возрастанию и, наоборот, поддерживает его при убывании. Таким образом, в катушке индуктивности, включенной в цепь переменного тока, создается сопротивление прохождению тока. Но так как такое сопротивление вызывается в конечном счете индуктивностью катушки, то и называется оно индуктивным сопротивлением.

   Индуктивное сопротивление обозначается через ХL и измеряется, как и активное сопротивление, в омах. Индуктивное сопротивление цепи тем больше, чем больше частота тока, питающего цепь, и чем больше индуктивность цепи. Следовательно, индуктивное сопротивление цепи прямо пропорционально частоте тока и индуктивности цепи; определяется оно по формуле:

 ХL=ωL , где ω — круговая частота, определяемая произведением 2πν, L — индуктивность цепи в генри (Гн).

   Т.е.

   Тогда индуктивность катушки можно выразить:

   Закон Ома для цепи переменного тока, содержащей индуктивное сопротивление, звучит так: величина тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна  индуктивному сопротивлению цепи, т. е

   , где I и U  — действующие значения тока и напряжения, а ХL — индуктивное сопротивление цепи. 

Выполнение работы:

1. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:

НапряжениеU, В	Сила токаI, мА	Индуктивное сопротивлениеXL, Ом	Частотаν, Гц	ИндуктивностьL, мГн

2. Собрать электрическую схему согласно рисунка 1 и перечертить её в тетрадь:

3. Спомощью регулятора напряжения подать на схему напряжение 1,5 В и установить частоту переменного тока 80 Гц. Записать показания миллиамперметра.

4. Увеличивая частоту в 2,3,4 и 5 раз каждый раз записывать показания миллиамперметра в таблицу.

5. Вынуть сердечник из катушки и, не изменяя напряжения и частоты переменного тока, записать показания миллиамперметра в таблицу.

НапряжениеU, В	Сила токаI, мА	Индуктивное сопротивлениеXL, Ом	Частотаν, Гц	ИндуктивностьL, мГн
1,5	0,345		80
1,5	0,178		160
1,5	0,121		240
1,5	0,090		320
1,5	0,072		400
1,5	0,284		400

6. В каждом опыте рассчитать индуктивное сопротивление катушки по формуле:

7. Вычислить в каждом опыте индуктивность катушки L, используя формулу:

8. Сравнивая индуктивности катушек, сделайте вывод, от чего и как зависит индуктивность.

9. Ответьте письменно на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы.

1. Чем вызвано индуктивное сопротивление у катушки при подключении её в цепь переменного тока?

2. От чего зависит индуктивное сопротивление?

3. Почему уменьшается индуктивное сопротивление при удалении из катушки железного сердечника?

4. Почему на постоянном токе индуктивное сопротивление катушки равно нулю?

5. Чему равно индуктивное сопротивление в цепи переменного тока?

6. Как связаны между собой действующие значения силы тока и напряжения на катушке индуктивности?

    

infofiz.ru

Измерение - индуктивность - катушка

Измерение - индуктивность - катушка

Cтраница 1

Измерения индуктивности катушек с ферромагнитным сердечником в условиях, близких к нормальному режиму их работы, часто осуществляются методом совместного включения ваттметра, вольтметра и амперметра.  [1]

Измерение индуктивности катушек L и емкости конденсаторов С методом сопротивления производят на переменном токе. Метод сопротивления состоит в том, что путем измерений определяют индуктивное сопротивление катушки XL или емкостное сопротивление конденсатора хс, я затем по известным сопротивлениям вычисляют индуктивность или емкость.  [2]

Для измерения индуктивности катушек со стальными сердечниками в условиях, близких к их рабочему режиму, схема на рис. 18 - 29, а дополняется цепью постоянного тока, обозначенной пунктиром. Необходимый ток подмагничивания устанавливается реостатом Ла и измеряется амперметром постоянного тока А. Разделительный конденсатор Ср и заградительный дроссель Др устраняют взаимное влияние между цепями источников постоянного и переменного тока. Приборы переменного тока не должны реагировать на постоянную составляющую тока, поэтому вольтметр должен иметь закрытую схему входа, а последовательно с выпрямительной частью амперметра Л необходимо включить конденсатор большой емкости.  [4]

Для измерения индуктивности катушек со стальными сердечниками в условиях, близких к их рабочему режиму, схема на рис. 16 - 25, а дополняется цепью постоянного тока, обозначенной пунктиром. Необходимый ток подмагничивания устанавливается реостатом R. Разделительный конденсатор Ср и заградительный дроссель Др ослабляют взаимное влияние между цепями источников постоянного и переменного тока.  [6]

Для измерения индуктивности катушки пользуются методом моста или методом измерения полного и активного сопротивлений. Определение индуктивности методом измерения сопротивлений состоит в следующем. При помощи амперметра и вольтметра определяют полное сопротивление катушки.  [7]

При измерениях индуктивности катушек со стальным сердечником на мосте УМ-2 результаты получаются ориентировочными, так как индуктивность их зависит от тока, величина которого в схеме не контролируется.  [9]

При измерении индуктивности катушек необходимо следить, чтобы не бьшо связи между измеряемой катушкой и катушкой контура, так как из-за нее может возникнуть большая погрешность. Для уменьшения относительной погрешности разность между значениями Сц и С02 должна быть как можно больше.  [11]

При измерении индуктивности катушек со стальным сердечником, работающих с подмагничиванием, необходимо учитывать, что в результате протекания через их обмотку тока подмагничи-вания происходит насыщение сердечника. Значение действующей индуктивности катушки при этом резко уменьшается.  [13]

При измерении индуктивности катушки Lx применяется та же схема, но в контур вместо постоянного конденсатора обычно включают переменный, которым производят настройку контура в резонанс, оставляя частоту генератора постоянной.  [14]

Аналогично производится измерение индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Практическая работа «Измерение индуктивности катушки по её сопротивлению переменному току»

Скачайте полный текст практической работы «Измерение индуктивности катушки по её сопротивлению переменному току» для 11 класса.

Оборудование: катушка дроссельная, источник электропитания, АВОметр, миллиамперметр, ключ замыкания, соединительные провода.

Один из способов измерения индуктивности катушки основан на том, что проволочная катушка, включённая в цепь переменного тока, кроме активного сопротивления, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создаёт дополнительное сопротивление, называемое индуктивным:XL = 2πνL.Из этой формулы можно найти индуктивность катушки.По закону Ома XL= U/I.Следовательно, чтобы измерить индуктивность катушки, необходимо знать напряжение на зажимах катушки, силу тока в ней и частоту переменного тока ν = 50 Гц.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

    

2. Измерить с помощью АВОметра активное сопротивление катушки для 1200, 2400, 3600 витков, внести измерения в таблицу
3. Собрать цепь по схеме.
4. Измерьте силу тока. Повторите измерения при другом числе витков. Результаты занесите в таблицу.
5. Вычислите индуктивное сопротивление для каждого случая и убедитесь, что оно больше активного и не зависит от напряжения.
6. Вычислите индуктивность катушки для каждого случая.
7. Внесите в катушку железный сердечник и повторите опыт. Сравните индуктивность без сердечника и с сердечником. Сделайте вывод.

Скачайте полный текст практической работы «Измерение индуктивности катушки по её сопротивлению переменному току» для 11 класса.

После выполнения практической работы учащиеся должны ответить на контрольные вопросы.

Скачайте документ с Контрольными вопросами к практической работе «Измерение индуктивности катушки по её сопротивлению переменному току», состоящий из 6 комплектов по 5 вопросов в каждом.

Пример: Комплект контрольных вопросов №2

1. Каким выражением определяется период электромагнитных колебаний в контуре, состоящем из конденсатора ёмкости С и катушки индуктивностью L? Укажите все правильные ответы.А. √LCБ. 2π√LCВ. 1/2π√LC
2. Найти период и частоту колебаний в контуре, ёмкость конденсатора в котором 7,47 ×10-10Ф, индуктивность катушки 9,41 ×10-4Гн.
3. а) Могут ли в контуре, состоящем из конденсатора и активного сопротивления, возникать свободные колебания?б) Колебательный контур радиоприёмника содержит катушку индуктивности 0,25 мГн и принимает радиоволны частотой 2МГц. Определите ёмкость колебательного контура.
4. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью 3мГн и плоского конденсатора в виде дисков радиусом 1,2см, расположенных на расстоянии 0,3 мм друг от друга. Найти период колебаний контура. Каков будет период, если конденсатор заполнить веществом с диэлектрической проницаемостью 4?
5. Значение силы тока задано уравнениемi = 0,28sin 50πt, Определите амплитуду силы тока, частоту и период.

fizikaprofi.ru

Ответы@Mail.Ru: Как измерит индуктивность катушки

На халяву не получится. Измерение индуктивности - не такая уж простая задача, и одним только мультиметром постоянного тока её не решить. Возможно несколько подходов. Перво-наперво, индуктивность можно попробовать рассчитать по формуле L = μμ_o*n&#178S/d, где μ - магнитная проницаемость материала сердечника ( для воздуха или диэлектрического сердечника это 1), μ_o = 4π*10^-7 Гн/м - абсолютная магнитная постоянная, n - число витков, S - площадь витка, d - длина намотки. Работает только для достаточно длинных катушек, т. е. когда её длина существенно больше диаметра. Если же надо именно измерить - то понадобится как минимум вольтметр переменного тока (ну или мультиметр с режимом ~V) и источник синусоидального сигнала. Конденсатор при этом необязателен, достаточно резистора. Из резистора и катушки можно сделать обычный делитель напряжения - сигнал от генератора подаётся на резистор и снимается с катушки. Выходное напряжение такого делителя равно (UωL) делить на корень из (R&#178 + ω&#178L&#178). Надеюсь, обозначения понятны. Оптимальным значением частоты и/или сопротивления будет такое, при котором напряжение на вызоде делителя будет равно примерно половине входного.

Измерить индуктивность: <a rel="nofollow" href="http://www.youtube.com/watch?v=AMS5kNnZZAU" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=AMS5kNnZZAU</a>

touch.otvet.mail.ru

Определение индуктивности катушки

Цель работы: познакомиться с процессами в цепи переменного тока с катушкой индуктивности, определить индуктивность катушки с железным сердечником и без сердечника.

Оборудование: исследуемая катушка, железный сердечник, трансформатор, вольтметр, амперметр.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Индуктивность характеризует способность проводников с током создавать магнитное поле. Пусть по контуру течет электрический ток силы J. В пространстве контур создает магнитное поле. Силовые линии проходят через поверхность контура и замыкаются снаружи. Характеристикой магнитного поля контура является поток вектора магнитной индукции, который равен интегралу от скалярного произведения индукции по поверхности контура: Магнитный поток, пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, будет тем больше, чем больше сила тока:Ф = L J (рис. 1). Коэффициент пропорциональности L называется индуктивностью.

Если сила тока в контуре изменяется, то это приводит к изменению магнитного потока сквозь контур. Согласно явлению электромагнитной индукции это, в свою очередь, приводит к возникновению ЭДС. По закону Фарадея ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего поверхность контура: .

Поскольку ЭДС индукции вызвана изменением силы тока в самом контуре, явление называется самоиндукцией. Подставив выражение для магнитного потока в закон Фарадея, получим (при постоянной индуктивности) формулу для ЭДС самоиндукции

. (1)

Знак минус отображает правило Ленца: ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока в контуре.

Способность создавать магнитное поле проводником с током будет больше, если из него сделать катушку с большим числом витков. ЭДС самоиндукции в катушках, где витки следует рассматривать как соединенные последовательно контуры, будет равна сумме ЭДС в витках: . Сумму магнитных потоков через все витки называют потокосцеплением: = ФI. Потокосцепление тоже пропорционально силе тока в катушке: Ψ = LJ

Индуктивность можно рассчитать теоретически для длинной катушки, у которой длина намного больше диаметра. Такую катушку называют соленоидом. При протекании тока силой J индукция поля равна B = 0nJ, а потокосцепление  = B S N = 0n2 VJ, где n = N/l – концентрация витков. Сопоставляя с формулой  = LJ, получим для индуктивности соленоида L = 0n2V. Здесь V = S l – объем сердечника;  – магнитная проницаемость материала сердечника; 0 = 4 ∙10 –7 Гн/м – магнитная постоянная. Как видно, индуктивность катушки зависит от её размеров, числа витков и магнитных свойств среды.

Пусть катушка индуктивностью L, не обладающая активным сопротивлением, подключена к генератору переменного тока, и через неё течет переменный ток J = J0 cos  t. Переменный ток возбуждает ЭДС самоиндукции

. (2)

Катушка в цепи переменного тока, вследствие явления самоиндукции, препятствует как возрастанию, так и спаду силы тока, то есть ограничивает ток. Это эквивалентно наличию в цепи как бы дополнительного сопротивления, которое называют индуктивным RL. Если формально применить к уравнению (2) закон Ома E = J0 RL, то индуктивное сопротивление будет равно произведению индуктивности на циклическую частоту переменного тока:

RL =  L. (3)

Реально катушка, кроме индуктивного, обладает активным сопротивлением провода обмотки. Их можно рассматривать включенными в электрическую цепь последовательно, поскольку по ним течет один и тот же ток. Падение напряжения на активном сопротивлении катушки, по закону Ома, равно алгебраической сумме напряжения генератора и ЭДС самоиндукции: J R = Uген+Е. После подстановки формул ЭДС и напряжения, закон Ома примет вид

Uген = JR - Е = J0 R cos t - J0 L sin t . (4)

Сложение тригонометрических функций разной амплитуды и фазы, но одинаковой частоты можно произвести геометрическим методомвекторных диаграмм. Направим из полюса О вдоль полярной оси напряжений вектор, длина которого равна амплитуде напряжения на активном сопротивлении J0R. Вектор J0 L, равный амплитуде напряжения на индуктивном сопротивлении, направим под углом 90 к оси. Пусть векторы вращаются вокруг полюса против часовой стрелки с угловой скоростью, равной циклической частоте. Тогда можно убедиться, что проекции векторов изменяются по уравнению (4) (рис. 2).

Вектор амплитуды напряжения генератора равен сумме векторов амплитуд напряжений на активном и индуктивном сопротивлениях катушки На рис. 2 он равен диагонали прямоугольника: . Сопоставляя с законом ОмаUген = J0 Z, получим формулу для полного сопротивления катушки в цепи переменного тока

. (5)

Измерение индуктивности катушек в электротехнике производится различными методами. Метод вольтметра-амперметра заключается в измерении полного сопротивления Z катушки, включенной в сеть переменного тока, и активного сопротивления R. Тогда из формулы (5) получим

, (6)

где по закону Ома равно отношению амплитудных или эффективных напряжения и силы тока.

Измерение активного сопротивления катушки можно произвести, например, с помощью моста Уитстона постоянного тока (рис. 4). В одно из плеч моста включается исследуемая катушка. При равновесии моста, когда ток через гальванометр отсутствует, падения напряжения в соседних плечах равны: J1 R1 = J2R2 и аналогично, J1 R = J2R3. Поделив уравнения почленно, получим формулу для активного сопротивления: .

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Проверить электрическую схему (рис. 3). Регулятор лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) повернуть в положение минимального напряжения (против часовой стрелки). Вынуть из катушки стальной сердечник. Включить ЛАТР в сеть 220 В.

2. Увеличить регулятором ЛАТР напряжение так, чтобы стрелки вольтметра и амперметра были в последней трети шкалы. Измерить напряжение и силу тока. Повторить измерение не мене пяти раз, уменьшая регулятором ЛАТР напряжение. Результаты записать в табл. 1.

3. Вставить сердечник в катушку. Повторить измерения, аналогичные измерениям без сердечника. Результаты записать в такую же вторую таблицу.

Выключить ЛАТР.

4. Определить активное сопротивление катушки. Если оно не указано на катушке, то подключить катушку к мосту постоянного тока. Установить соотношение плеч моста R3/R2=1. Набрать переключателями такое сопротивление R1, чтобы стрелка гальванометра была на нуле при нажатии сначала на кнопку “грубо”, затем “точно”. Определить сопротивление катушки как сумму показаний переключателей. Выключить мост.

Таблица 1

Напряжение U, В
Сила тока J, А
Сопротивление Z, Ом
Индуктивность L, Гн

5. Произвести расчеты. Определить полное сопротивление катушки Z = U/J в каждом опыте.

6. Определить индуктивность L по формуле (6) в каждом опыте. Принять  = 2 ν = 314 1/с. Определить среднее значение индуктивности катушки без сердечника и со стальным сердечником.

7. Оценить случайную погрешность измерения по формуле

, (7)

где n – число измерений.

8. Сделать выводы о влиянии сердечника на индуктивность. Записать ответ в виде L = L   L, Р = …. для обоих опытов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение индуктивности контура, катушки. В чем заключается явление самоиндукции?

2. Выведите формулу индуктивности соленоида.

3. Объясните возникновение индуктивного сопротивления.

4. Объясните метод векторных диаграмм сложения напряжений. Выведите формулу для полного сопротивления катушки.

5. Объясните метод вольтметра-амперметра для измерения индуктивности катушки.

6. Объясните применение моста Уитстона для измерения активного сопротивления катушки. Выведите расчетную формулу.

Работа 28

studfiles.net

---

• 
  Линия электропередачи
• 
  Эл питание
• 
  Тормоз электромагнитный на электродвигатель
• 
  Зарядное на солнечных батареях
• 
  Сеть tn c
• 
  Опора на
• 
  Кому звонить если выключили свет
• 
  Электрический прокол
• 
  Схема пакетного выключателя
• 
  Гис жкх отмена
• 
  Блок управления светодиодной лентой