Урок. Лабораторна робота Визначення індуктивності котушки

Про матеріал

11 клас Лабораторна робота. Визначення індуктивності котушки в роботі проведено повний цикл дослідів та вимірювань. виконано відповідні обчислення

Перегляд файлу

Практична робота № 1.

Тема : Визначення індуктивності котушки.

Мета : Навчитися визначати індуктивність котушки в колі змінного струму.

Підтвердити виконання законів змінного струму.

Обладнання : 1.котушка від універсального трансформатора.

2.міліамперметр змінного струму.

3.вольтметр змінного струму.

4.реостат.

5.з’єднувальні провідники.

6.джерело змінного струму.

Хід роботи.

І. Теоретична частина.

Якщо в коло змінного струму включити котушку індуктивності , то вона якимось чином буде впли- вати на струм , що проходить в колі, тобто буде створювати індуктивний опір.

Індуктивність провідника залежить від його геометричних параметрів , магнітних властивостей середовища , в якому знаходиться котушка.

В цій роботі для знаходження індуктивності котушки L використаємо закон Ома для змінного струму коли в коло включено тільки індуктивність. Ми знаємо , що Z – опір ділянки кола змінного струму , і його знаходять за формулою

Z = √𝑅2 + 𝐿2 𝜔2 ( 1 )

де R- опір котушки постійному струму ; L- індуктивність котушки ;𝜈 − частота змінного струму

( 50 Гц ) .

𝜔= 2𝜋ν. ( 2 )

При R << Z , Z = ω L = 2𝜋 𝜈 𝐿 ( 3 )

Використавши формулу ( 3 ) можна обчислити значення L

L = ( 4 )

2πν

ІІ. Практична частина.

Зробимо перерахунок показів міліамперметра з урахуванням зміни межі вимірювання для всіх дослідів

І _МАХ= 100· 10 ^-3 А І 01= 250 ·10 ^-3 А е = І01 / І _МАХ= 250 ·10 ^-3 А / 100· 10 ^-3 А = 2,5

І _{З 1} = І 1· е = 20 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,05 А

І _{З 2} = І 2 · е = 23 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,0575 А І _{З 3} = І 3· е = 26 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,065 А

І _{Р 1} = І 1· е = 46 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,115 А

І _{Р 2} = І 2· е = 76 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,19 А

І _{Р 3} = І 3 · е = 107 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,267 А

І _{Н 1} = І 1· е = 44 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,11 А

І _{Н 2} = І 2 · е = 66 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,165 А І _{Н 3} = І 3· е = 88 · 10 ^-3 А · 2,5 = 0,22 А

1.За допомогою омметра виміряти опір котушки індуктивності R = 11 Ом 2.Ввімкнути котушку при замкнутому осерді трансформатора в коло змінного струму послідовно з амперметром і за законом Ома знаходимо опір Z :

𝐔^𝟏 ^{𝟑𝟑 В}

Z₁ = = = 660 Ом ( 5 )

І_𝟏 𝟎,𝟎𝟓 А

Щоб скласти електричне коло , необхідно використати схему , зображену на Рис.1 3.Повторити дослід з різними значеннями U та I ,та обчислити значення Z. 𝐔^𝟐 ^{𝟑𝟖 В}

Z₂ = = = 660,8 Ом

І_𝟐 𝟎,𝟎𝟓𝟕𝟓 А

𝐔^𝟑 ^{𝟒𝟑 В}

Z₃ = = = 661,5 Ом

І_𝟑 𝟎,𝟎𝟔𝟓 А

Z_С = (660 Ом + 660,8 Ом + 661,5 Ом ) / 3 = 660,7 Ом

Зробити висновок відносно Z. Опір провідника залишається сталим

4. Порівняти значення R та Z. Зробити висновок і запропонувати подальший хід виконання роботи. R << Z

Рис 1.

𝐙

5. Використавши формулу ( 4 ) знаходимо значення L. L =

𝟐𝛑𝛎

L₁ = 𝒁^𝟏= ^{𝟔𝟔𝟎,𝟕 Ом}= 2,1 Гн

𝟐𝛑𝛎 𝟐· 𝟑,𝟏𝟒 · 𝟓𝟎

6.Змінити положення осердя трансформатора, розімкнувши його повністю. 𝐔^𝟏 ^{𝟏𝟓 В}

Z_Р = = = 130,4 Ом

І_𝟏 𝟎,𝟏𝟏𝟓 А

𝐔^𝟐 ^{𝟐𝟓 В}

Z_Р = = = 131,5 Ом

І_𝟐 𝟎,𝟏𝟗 А 𝐔^𝟑 ^{𝟑𝟎 В}

Z₃ = = = 131,1 Ом

І_𝟑 𝟎,𝟐𝟔𝟕 А

Z_С = (130,4 Ом + 131,5 Ом + 131,1 Ом ) / 3 = 131 Ом

Визначити L.

L₂ = 𝒁^𝟐= ^{𝟏𝟑𝟏 Ом}= 0,417 _Гн

𝟐𝛑𝛎 𝟐· 𝟑,𝟏𝟒 · 𝟓𝟎

7.Знову змінити положення осердя трансформатора , замкнувши його до половини. 𝐔^𝟏 ^{𝟐𝟎 В}

Z_Н = = = 181,8 Ом

І_𝟏 𝟎,𝟏𝟏 А

𝐔^𝟐 ^{𝟑𝟎 В}

Z_Н = = = 181,8 Ом І_𝟐 𝟎,𝟏𝟔𝟓 А 𝐔^𝟑 ^{𝟒𝟎 В}

Z_Н = = = 181,8 Ом

І_𝟑 𝟎,𝟐𝟐 А

Z_С = (181,8 Ом + 181,8 Ом + 181,8 Ом ) / 3 = 181,8 Ом

Визначити L.

L₃ = 𝒁^𝟑= ^{𝟏𝟖𝟏,𝟖 Ом}= 0,576 _Гн

𝟐𝛑𝛎 𝟐· 𝟑,𝟏𝟒 · 𝟓𝟎

8.Дані вимірювань та обчислень занести в таблицю. Записали дані в таблицю

9.Дати характеристику вимірювальних приладів :

- назва приладу

- межа вимірювання

- ціна поділки

- вимірюваний струм (змін. пост.)

- клас точності

- похибки вимірювання ( Δ_і Δ_в Δ )

Омметр Вольтметр Амперметр

0 – 100 Ом 0 – 150 В 0 – 250 10 ^-3 А

R_МАХ = 100 Ом U_МАХ = 150 В І_МАХ = 250 10 ^-3 А

СR= 1 Ом СV= 1 В С_А = 1 · 10 ^-3 А

Змінний Змінний Змінний

_·ɤ= 2,5% ɤ= 1,5% ɤ= 0,5%

Δ і R = ^ɤ R_МАХ / 100% = Δ і U = ^ɤ U_МАХ / 100% = Δ і І = ^ɤ І_МАХ / 100% =

= 2,5% · 100 Ом / 100% = = 1,5 % · 150 В / 100 % = = 0,5%· 250 10 ^-3 А/ 100 % =

= 2,5 Ом = 2,25 В =_{1,25 ·} 10 ^-3 А

Δ в R = 0,5 СR = 0,5· 1 Ом = Δ в U = 0,5 СV = 0,5· 1 В = Δ в І = 0,5 С_А = 0,5· 1 10 ^-3 А =

= 0,5 Ом = 0,5 В = 0,5·10 ^-3 А

Δ R = Δ і R + Δ в R = ΔU = Δ і U + Δ в U = Δ І = Δ і І + Δ в І =

= 2,5 Ом + 0,5 Ом = = 2,25 В + 0,5 В = = 1,25 · 10 ^-3 А + 0,5·10 ^-3 А =

= 3 Ом = 2,75 В = 1,75 10 ^-3 А =0,00175 А

№

з/п

Ом

γR

Ом.

γU

γI

Гн.

Δ_іR

Ом

Δ_вR Ом

ΔR Ом

Δ_іU В

Δ_вU В

ΔU

2,5

0,05

660

1,5

0,5

2,5

0,0575

660,8

1,5

0,5

2,1

2,5

0,5

2,25

0,5

2,75

2,5

0,065

661,5

1,5

0,5

Ро

зім кн

2,5

0,115

0,19

0,268

130,4

131,5

131,1

1,5

0,5

0,417

2,5

0,5

2,25

0,5

2,75

На по ло ви

2,5

0,11

0,165

0,205

181,8

1,5

0,5

0,576

2,5

0,5

2,25

0,5

2,75

Δ_іI.

10-3

ΔвI

10-3

ΔI

10-3

Δ_іZ

Ом

Δ_вZ Ом

ΔZ Ом

Δ_іL Гн

Δ_вL Гн

ΔL Гн

εR

εU

εI

ε_L

ε_Z

1,25

0,5

1,75

66,07

0,21

0,27

0,07

0,03

0,1

1,25

0,5

1,75

15,59

0,05

0,27

0,11

0,009

0,12

0,119

1,25

0,5

1,75

18,1

0,057

0,27

0,09

0,01

0,1

𝚫 А

10. Обчислимо відносну похибку вимірювання фізичної величини ℇ = А

ℇ _R = 𝜟𝑹= ^{𝟑 Ом}= 0,27 = 27 %

𝑹 𝟏𝟏 Ом

ℇ _UЗ= 𝚫𝐔 = 𝟐,𝟕𝟓 В= 0,07 = 7 % ℇ _ІЗ = ^𝚫І = ^{𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А}= 0,03 = 3 %

𝐔 𝟑𝟖 В І 𝟎,𝟎𝟓𝟕𝟓 А

ℇ _UР = 𝚫𝐔= ^{𝟐,𝟕𝟓 В} = 0,11 = 11 % ℇ _ІР = ^𝚫^І= ^{𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А}= 0,009 = 0,9 %

𝐔 𝟐𝟓 В І 𝟎,𝟏𝟗 А

ℇ _UН = 𝚫𝐔= ^𝟐^{,𝟕𝟓 В} = 0,09 = 9 % ℇ _ІН = ^𝚫І= ^𝟎^{,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А}= 0,01 = 1 %

𝐔 𝟑𝟎 В І 𝟎,𝟏𝟔𝟓 А

ℇ _ZЗ= 𝚫𝐔 + ^𝚫І = ^{𝟐,𝟕𝟓 В}+ ^𝟎^{,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А} = 0,07 + 0,03 = 0,1 = 10%

𝐔 І 𝟑𝟖 В 𝟎,𝟎𝟓𝟕𝟓 А

ℇ _ZР= 𝚫𝐔 + 𝚫І = 𝟐,𝟕𝟓 В+ ^𝟎^{,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А} = 0,11 + 0,009 = 0,119 = 11,9%

𝐔 І 𝟐𝟓 В 𝟎,𝟏𝟗 А

ℇ _ZН= 𝚫𝐔 + ^𝚫І = ^{𝟐,𝟕𝟓 В}+ ^𝟎^{,𝟎𝟎𝟏𝟕𝟓 А} = 0,09 + 0,01 = 0,1 = 10%

𝐔 І 𝟑𝟎 В 𝟎,𝟏𝟔𝟓 А

ℇ _LЗ = 𝚫𝐙= ^𝟔𝟔^{,𝟎𝟕 Ом} = 0,1 = 10 % 𝐙 𝟔𝟔𝟎,𝟕 Ом

ℇ _LР = 𝚫𝐙= ^{𝟏𝟓,𝟓𝟗Ом}= 0,12 = 12 %

𝐙 𝟏𝟑𝟏 Ом

𝚫𝐙 𝟏𝟖,𝟏Ом

ℇ _LН = = = 0,099 = 10 %

𝐙 𝟏𝟖𝟏,𝟖 Ом

11. Обчислимо абсолютну похибку вимірювання фізичної величини

𝚫𝐙

ℇ _Z = ΔZ = ℇ _Z · Z

𝐙

ΔZ _З= ℇ _ZЗ · Z 1 = 0,1 · 660,7 Ом = 66,07 Ом

ΔZ _Р= ℇ _ZР · Z 2 = 0,119 · 131 Ом = 15,59 Ом ΔZ _Н= ℇ _ZН · Z 3 = 0,1 · 181 Ом = 18,1 Ом

𝚫𝐋

ℇ _L = ΔL = ℇ _L · L

𝐋

ΔL _З= ℇ _LЗ · L 1 = 0,1 · 2,1 Гн = 0,21 Гн

ΔL _Р= ℇ _LР · L 1 = 0,12 · 0,417 Гн = 0,05 Гн

ΔL _Н= ℇ _LН · L 1 = 0,1 · 0,576 Гн = 0,0576Гн

12. Запишемо результати дослідження та вимірювання індуктивності котушки у колі змінного струму А = А_пр ± ΔА

Ɛ = ….. %

L _З = 2,1 ± 0,21 Гн

L _Р = 0,417 ± 0,05 Гн

L _Н = 0,576 ± 0,0576 Гн

ℇ _LЗ = 10 %

ℇ _LР = 12 %

ℇ _LН = 10 %

pdf

Завантажити

Зберегти на потім

Додав(-ла)

Шило Олександр Олексійович

Пов’язані теми

Фізика, 11 клас, Матеріали до уроків

Додано

20 березня 2023

Переглядів

1063

Оцінка розробки

Відгуки відсутні

Урок. Лабораторна робота Визначення індуктивності котушки

І𝟏 𝟎,𝟎𝟓 А

І𝟐 𝟎,𝟎𝟓𝟕𝟓 А

І𝟑 𝟎,𝟎𝟔𝟓 А

L1 = 𝒁𝟏= 𝟔𝟔𝟎,𝟕 Ом= 2,1 Гн

L3 = 𝒁𝟑= 𝟏𝟖𝟏,𝟖 Ом= 0,576 Гн

І_𝟏 𝟎,𝟎𝟓 А

І_𝟐 𝟎,𝟎𝟓𝟕𝟓 А

І_𝟑 𝟎,𝟎𝟔𝟓 А

L₁ = 𝒁^𝟏= ^{𝟔𝟔𝟎,𝟕 Ом}= 2,1 Гн

L₃ = 𝒁^𝟑= ^{𝟏𝟖𝟏,𝟖 Ом}= 0,576 _Гн