В нее входят активное сопротивление , емкостное сопротивление и индуктивное сопротивление .
Если электрическая емкость контура стремится к бесконечности , то есть емкостное сопротивление к нулю, то формула (9) упрощается:
(10)
Используя это выражение, получим рабочую формулу для экспериментального определения индуктивности соленоида. При этом учтем, что амплитуда падения напряжения на активном сопротивлении R связана с амплитудой силы тока в цепи формулой
(11)
Из выражений (10) и (11) получим
(12)
Схемы измерений
Рис.3
Рис.4
Задание к работе.
1. Подключите последовательно соединенные резистор и одну из катушек индуктивности
без ферромагнитного сердечника к генератору прямоугольных импульсов (Рис. 3).
2. Подключите "Y"-вход осциллографа к концам резистора . Получите на экране устойчивую картину изменения падения напряжения на этом сопротивлении от времени, подобную изображенной на Рис.1.
3. Зная время развертки осциллографа, определите время релаксации , а затем, по формуле (8), вычислите величину индуктивности
.
4. Повторите измерения , подключая другие резисторы. Проверьте, зависят ли получаемые значения индуктивности от сопротивления, т.е. от силы тока через соленоид.
5. Измерьте тем же способом индуктивность второго соленоида .
6. Приступите к измерению индуктивности вторым способом. Для этого подключите последовательно соединенные резистор и катушку индуктивности
без ферромагнитного сердечника к звуковому генератору (Рис. 4), установив на нем некоторые значения частоты и амплитуды сигнала.
7. С помощью осциллографа измерьте амплитудное значение падения напряжения на резисторе .
8. Отключите осциллограф от концов резистора, а звуковой генератор от RL -контура и, не изменяя величину его сигнала, измерьте с помощью осциллографа амплитудное значение ЭДС генератора .
9. Вычислите индуктивность по формуле (12).
10. Измерьте тем же способом индуктивность второго соленоида .
11. Определите индуктивность, установив другие значения величин . Проверьте, влияют ли эти параметры на индуктивность соленоида.
12. Сравните результаты измерения индуктивностей L1 и L2 двумя способами.
Контрольные вопросы
1. В чем состоит явление электромагнитной индукции?
2. Сформулируйте закон Фарадея и правило Ленца для электромагнитной индукции.
3. Объясните физическую причину появления индукционного тока в неподвижном контуре, помещенном в переменное магнитное поле.
4. Найдите выражение для ЭДС индукции и индукционного тока в плоском витке, равномерно вращающемся в однородном, стационарном магнитном поле.
5. В чем состоит явление самоиндукции и взаимной индукции? Напишите выражение для ЭДС индукции в обоих случаях.
6. Что называется индуктивностью контура и взаимной индуктивностью двух контуров? От чего они зависят?
7. Как определить индуктивность контура путем подключения и отключения внешнего источника ЭДС.
8. Объясните физический смысл времени релаксации. Как, измерив это время, определить индуктивность соленоида?
9. Получите формулу для определения индуктивности соленоида через измеренные значения силы тока и
в соответствующие моменты времени
и
при его подключении или отключении.
10. Как, используя вынужденные электромагнитные колебания, осуществить измерение индуктивности соленоида? Получите соответствующую формулу.
Список литературы
1. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Милковская Л.Б. Курс физики: учеб.: т. 2: Электричество и магнетизм. - М.: Высшая школа, 1964.- 431с.
2. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб.: т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. - М.: Наука, 1978. - 480с. и последующие издания этого курса.
Лабораторная работа № 16