1
UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH
I PRACOWNIA FIZYCZNA
opracował: dr Jerzy Stasz
Ć W I C Z E N I E NR 50
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA
SAMOINDUKCJI I POJEMNOŚCI ZA POMOCĄ
OBWODÓW PRĄDU ZMIENNEGO
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO
-prądy zmienne sinusoidalne; wartości szczytowe i skuteczne, napięcia i natężenia prądu,
częstotliwość, przesunięcie fazowe
-zawada, opór omowy, opór indukcyjny, opór pojemnościowy
-metoda wektorowa i symboliczna ( liczby zespolone), analizy obwodów prądu zmiennego
-zasada działania: mierników prądu zmiennego i stałego, transformatora, autotransformatora
-wpływ oporu mierników na mierzoną wartość; obwody prawidłowego pomiaru napięcia
i prawidłowego pomiaru prądu, klasa miernika
APARATURA
-transformator separujący, autotransformator, transformator obniżający napięcie
-amperomierz i woltomierz prądu zmiennego
-cewka z ruchomym rdzeniem, kondensator w obudowie
-
akumulator
, opornica suwakowa
-amperomierz i woltomierz prądu stałego
-
komplet przewodów
WZORY SCHEMATY
OPÓR OMOWY
( w obwodzie prądu stałego)
I
U
R =
(50.1.)
UWAGA!
Podłączanie przewodów do autotransformatora wyłącznie w obecności prowadzącego
2
ZAWADA
( w obwodzie prądu zmiennego)
0
0
I
U
I
U
Z
sk
sk
=
=
(50.2.)
U
sk
, I
sk
–
wartości skuteczne napięcia i natężenia
(odczytane z mierników)
U
0
, I
0
–
wartości szczytowe napięcia i natężenia
2
2
)
(
C
L
X
X
R
Z
−
+
=
(50.3.)
OPÓR INDUKCYJNY
fL
L
X
l
Π
=
=
2
ω
(50.4.)
f
–
częstotliwość
L
–
indukcyjność cewki
OPÓR POJEMNOŚCIOWY
fC
C
X
C
Π
=
=
2
1
1
ω
(
50.5.)
INDUKCYJNOŚĆ CEWKI
( X
C
=0 )
f
R
Z
L
Π
−
=
2
2
2
(
50.6.)
POJEMNOŚĆ KONDENSATORA
( X
L
=0, R=0 )
fZ
C
Π
=
2
1
(
50.7.)
3
Rys.50.1. Obwód prądu stałego do wyznaczania oporu omowego /R/ cewki
Rys.50.2. Obwód prądu zmiennego do wyznaczania zawady:
cewki z rdzeniem i kondensatora
At – autotransformator
tr – transformator obniżający napięcie
WYKONANIE ĆWICZENIA
1.
Zmontować obwód do wyznaczania oporu omowego (rys.50.1.). Zanotować parametry użytych mierników.
2.
Wyznaczyć zależność / I=f(U) / (charakterystyka prądowo napięciowa) dla:
a) cewki bez rdzenia
b) cewki z rdzeniem
3.
Zmontować obwód do wyznaczania zawady (rys.50.2.). Zanotować parametry użytych mierników.
4.
Wyznaczyć zależność / I
sk
=f
(U
sk
) / dla:
a) cewki bez rdzenia
b) cewki z rdzeniem
UWAGA!
-ilość pomiarów w pkt. (2. i 4.), oraz ilość próbek ustalić z prowadzącym ćwiczenia na
podstawie serii pomiarów próbnych.
-w pkt.1.
nie stosować
połączenia potencjometrycznego.
-nie mylić mierników prądu stałego i zmiennego!
4
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1.
Oszacować wpływ mierników na mierzone wartości / I i U /.
2.
Wykreślić zależność / I=f(U) / (charakterystyka prądowo napięciowa) dla:
c) cewki bez rdzenia / R
a
/
d) cewki z rdzeniem / R
b
/
3.
Wyznaczyć nachylenia otrzymanych wykresów metodą regresji liniowej.
Obliczyć wartość / R
a
i R
b
/
. Obliczyć niepewności pomiarowe / ∆R
a
i ∆R
b
/
.
4.
Oszacować wpływ oporu mierników na mierzone wartości I
sk
i U
sk
5.
Wykreślić zależności / I
sk
=f
(U
sk
) / dla:
a) cewki bez rdzenia / Z
a
/
b) cewki z rdzeniem / Z
b
/
c) kondensatora / Z
c
/
6.
Wyznaczyć nachylenia otrzymanych wykresów metodą regresji liniowej.
Obliczyć wartości / Z
a
, Z
b
, Z
c
/
. (wzór 50.2.)
Obliczyć niepewności pomiarowe / ∆Z
a
, ∆Z
b ,
∆Z
c
/
.
7.
Korzystając ze wzoru (50.6.) obliczyć indukcyjności / L
a
, L
b
/.
Określić / ∆L
a
, ∆L
b
/.
8.
Korzystając ze wzoru (50.7.) obliczyć pojemność /C/. Określić /∆C/.
LITERATURA
1.
H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA”, PWN Warszawa 1975r.
2.
T. Dryński, „ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI”, PWN Warszawa 1975
3.
A. Piekara, „ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM”, PWN Warszawa 1970r.
4.
E. M. Purcell, „ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM”, PWN Warszawa 1971r