5.1. Напряжение и ток катушки индуктивности

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 21

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

5.1.1. Общие сведения

Когда к катушке индуктивности подведено синусоидальное напряжение, ток в ней отстает от синусоиды напряжения на ней на 90⁰. Соответственно, мгновенное значение тока достигает амплитудного значения на четверть периода позже, чем мгновенное значение напряжения (рис. 5.1.1). В этом рассуждении пренебрегается активным сопротивлением катушки.

Рис. 5.1.1

5.1.2. Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые изменения во времени мгновенных значений тока i_L и напряжения u_L катушки индуктивности и определите фазовый сдвиг между ними.

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.1.2), подключите к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами: U=5В, f = 1 кГц.

Рис. 5.1.2

· Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.

· «Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

· Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

· Перенесите данные осциллографирования напряжения и тока катушки на график (рис. 5.1.3), определите фазовый сдвиг между синусоидами напряжения и тока катушки индуктивности.

Рис. 5.1.3

Период

T =

Фазовый сдвиг

j =

Примечание: фазовый сдвиг меньше 90^о из-за влияния активного сопротивления катушки.

· Включите блок дополнительных приборов, выберите из меню прибор «Угол сдвига фаз» и «подключите» его к V1 и А1. Убедитесь, что вы правильно определили фазовый сдвиг по осциллографу.

5.2. Реактивное сопротивление катушки индуктивности

5.2.1. Общие сведения

Катушка индуктивности в цепи переменного тока оказывает токоограничивающий эффект благодаря индуктируемой в ней противоЭДС. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как индуктивное реактивное сопротивление (индуктивный реактанс) X_L.

Величина индуктивного реактанса X_L зависит от величины индуктивности катушки, измеряемой в Генри, и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем

X_L = w L = 2 p fL ,

где X_L - реактивное индуктивное сопротивление, Ом,

L - индуктивность катушки, Гн.

Если активное сопротивление катушки мало и им можно пренебречь, то реактивное (индуктивное) сопротивление можно определить через действующие значения или амплитуды напряжения и тока:

X_L = U_L ¤ I_L или X_L = U_Lm ¤ I_Lm.

5.2.2. Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения различных катушек индуктивности при различных частотах и постройте зависимость X_L = f( f). Соответствующий индуктивный реактанс находится по амплитудным значениям тока и напряжения из осциллограмм и проверяется по формуле X_L = w L.

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.2.1.), подсоедините к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 5.2.1.

· Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.

· «Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

· Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

· Снимите с осциллограммы амплитудные значения U_m и I_m для индуктивностей и частот, указанных в табл. 4.2.1, и занесите их в соответствующие ячейки таблицы.

Таблица 5.2.1

· Вычислите величины X_L по формулам U_m ¤ I_m и w L и занесите их в табл. 5.2.1.

· Перенесите величины X_L на график (рис. 5.2.2) для построения кривой X_L = f( f).

Рис. 5.2.2

Вопрос 1: Как зависит индуктивное сопротивление от частоты?

Ответ: ........................

Вопрос 2: Чем объясняется различие значений X_L, вычисленных по формулам U_m ¤ I_m и w L?

Ответ: ........................