PRACOWNIA FIZYCZNA AKADEMII PODLASKIEJ
W SIEDLCACH
			Grupa
Imię i Nazwisko, kierunek studiów
Nr ćwiczenia	Data wykonania	Ocena zaliczenia	Podpis

Temat: Wyznaczanie indukcyjności selenoidu.

1. Schemat układów pomiarowych.

2. Tabele pomiarów.

Tabela pomiarów nr 1 dla prądu stałego.

L.p.	Napięcie Uc	Natężenie Jc	Opór R	Rśr	ΔRśr
	V	A	Ω	Ω	Ω
1.	2,625	0,56	4,687	4,683	0,145
2.	2,2	0,472	4,661
3.	1,9	0,407	4,668
4.	1,5	0,32	4,687
5.	1	0,212	4,716

Tabela pomiarów nr 2 dla prądu zmiennego.

L.p.	Napięcie Us	Natężenie Js	Zawada Z	Zśr	ΔZśr
	V	A	Ω	Ω	Ω
1.	2,85	0,577	4,939	4,923	0,108
2.	2,65	0,532	4,981
3.	2,42	0,49	4,938
4.	2,15	0,44	4,886
5.	1,9	0,39	4,871

Tabela pomiarów nr 3 dla prądu zmiennego z rdzeniem.

L.p.	Napięcie skuteczne Us	Natężenie skuteczne Js	Zawada Z	Zśr	ΔZśr
	V	A	Ω	Ω	Ω
1.	6,45	0,547	11,791	11,456	0,218
2.	4,75	0,41	11,585
3.	3,85	0,337	11,424
4.	3,15	0,28	11,25
5.	2,55	0,227	11,233

3. Cel doświadczenia.

Celem doświadczenia jest wyznaczenie indukcyjności selenoidu oraz wyznaczenie wpływu rdzenia na indukcyjność. Dokonuje się tego przez pomiar zawady cewki z rdzeniem i bez rdzenia.

Dla wykonania obliczeń oporu samo indukcyjnego potrzebne jest wyznaczenie oporności cewki dla prądu stałego.

4. Obliczanie wartości szukanej.

Na podstawie prawa Ohma dla prądu stałego wyliczymy opór omowy R

Pomiary U_c i J_c powtarzamy 5 razy i otrzymujemy kilka wartości oporu R, dla których wyliczamy wartość średnią:

Następnie podłączamy cewki do obwodu prądu zmiennego, notujemy wskazania U_s , J_s oraz wyznaczamy opór łączny zwany zawadą:

Pomiary U_s i J_s powtarzamy po 5 razy dla cewki z rdzeniem i bez rdzenia.

Następnie wyznaczamy wartości średnie zawady.

Porównując wzory na opór samo indukcyjny

Wyznaczamy z nich współczynnik samoindukcji L

Przy podłączeniu do prądu stałego wyliczamy opór, korzystając z prawa Ohma ( (1) ).

R₁ = U₁ / J₁ = 4,687 Ω

R₂= U₂/ J₂= 4,661 Ω

R₃= U₃/ J₃= 4,668 Ω

R₄= U₄/ J₄= 4,687 Ω

R₅= U₅/ J₅= 4,716 Ω

Obliczamy R_śr ze wzoru (2)

Przy prądzie zmiennym wyznaczamy zawadę dla każdego z pomiarów korzystając z (3).

Z₁ = U₁₅ / J₁₅ = 4,939 Ω

Z₂ = U₂₅ / J₂₅ = 4,981 Ω

Z₃ = U₃₅ / J₃₅ = 4,938 Ω

Z₄ = U₄₅ / J₄₅ = 4,886 Ω

Z₁ = U₅₅ / J₅₅ = 4,871 Ω

Obliczamy Z_śr ze wzoru (4)

Przy prądzie zmiennym z dołączonym do układu rdzeniem wyznaczamy dla każdego pomiaru zawadę korzystając z (3).

Z_r1 = U_r15 / J_r15 = 11,791 Ω

Z_r2 = U_r25 / J_r25 = 11,585 Ω

Z_r3 = U_r35 / J_r35 = 11,424 Ω

Z_r4 = U_r45 / J_r45 = 11,25 Ω

Z_r5 = U_r55 / J_r55 = 11,233 Ω

Obliczamy Z_śr ze wzoru (5)

Wyznaczamy błędy wielkości mierzonych.

ΔU = 0,5 * 7,5 [V] / 100 = 0,0375 [V]

ΔJ = 0,5 * 0,6 [A] / 100 = 0,003 [A]

1. Dla prądu stałego.

R_i = U_i / J_i

ΔR₁ = 0,092

ΔR₂ = 0,108

ΔR₃ = 0,126

ΔR₄ = 0,161

ΔR₅ = 0,242

R_śr = (4,683 ± 0,145) Ω

2. Dla prądu zmiennego bez rdzenia.

Z_i = U_si / J_si

ΔZ₁ = 0,089

ΔZ₂ = 0,098

ΔZ₃ = 0,106

ΔZ₄ = 0,118

ΔZ₅ = 0,133

Z_śr = (4,923 ± 0,108) Ω

3. Dla prądu zmiennego z rdzeniem.

Z_i = U_rsi / J_rsi

ΔZ₁ = 0,132

ΔZ₂ = 0,175

ΔZ₃ = 0,213

ΔZ₄ = 0,254

ΔZ₅ = 0,315

Z_śr = (11,456 ± 0,218) Ω

Obliczamy współczynnik indukcyjności przewodnika L bez rdzenia i L_r z rdzeniem a następnie porównujemy wartości. Do wyliczeń posłużymy się wzorem (6).

π - 3,14

f - 50 Hz

a) dla przewodnika L bez rdzenia

Z_śr = 4,923 Ω

R_śr = 4,683 Ω

L = 0,004834

b) dla przewodnika L_r z rdzeniem

Z_śr = 11,233 Ω

R_śr = 4,683 Ω

L_r = 0,032516

Otrzymaliśmy nierówność

L_r > L

0,032516 > 0,004834

Obliczamy błąd wielkości szukanej.

a) dla przewodnika L bez rdzenia

ΔL = 0,000982 * 0,145 + 0,0010328 * 0,108 = 0,00014239 + 0,000111542 = 0,000253932

b) dla przewodnika L_r z rdzeniem

ΔL_r = 0,001461 * 0,145 + 0,003504 * 0,108 = 0,000590277

Wnioski

Celem doświadczenia było wyznaczenie indukcyjności selenoidu oraz wyznaczenie wpływu rdzenia na indukcyjność. Na podstawie prawa Ohma dla prądu stałego wyliczyliśmy opór omowy R. Cały opór obwodu zwany zawadą Z wyliczyliśmy z danych U_s i J_s, których pomiar był dokonany 5-krotnie. Częstość zmian prądów technicznych jest wielkością stałą f = 50 Hz. Z uzyskanych pomiarów prądu stałego otrzymaliśmy opór

R_śr = (4,683 ± 0,145) Ω

Natomiast dla prądu zmiennego otrzymaliśmy zawadę z rdzeniem

Z_śr = (11,456 ± 0,218) Ω

i bez rdzenia

Z_śr = (4,923 ± 0,108) Ω

W rezultacie uzyskane wartości oporu i zawady potrzebne nam były do wyznaczenia szukanego współczynnika indukcyjności przewodnika z rdzeniem:

L_r = (0,032516 ± 0,000590277)H

i bez rdzenia

L = (0,004834 ± 0,000253932) H

Nasze wyniki potwierdzają, że współczynnik samoindukcji selenoidu z rdzeniem jest większy od współczynnika samoindukcji tego samego selenoidu bez rdzenia. Ewentualne błędy w podanych wynikach mogą być spowodowane nieprawidłowym odczytem wartości z mierników, a także błędem samych urządzeń mierniczych, w szczególności błędem paralaksy.

7

---