Вимірювання індуктивності котушки

Завдання роботи:

Визначити індуктивність котушки, включеної в ланцюг змінного струму.

Обладнання:

Набірне поле «Школяр», датчик напруги, датчик струму, з’єднувальні провідники, джерело постійного та змінного струму, АЦП (аналогово-цифровий перетворювач) einstein LabMate+, кабель для під’єднання датчика, ПК.

Основні терміни та поняття

САМОІНДУКЦІЯ. ІНДУКТИВНІСТЬ. ЕНЕРГІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ МАГНІТНА ІНДУКЦІЯ СОЛЕНОЇДА – МАГНІТНЕ ПОЛЕ СТРУМУ ПАРА-, ДІА – І ФЕРОМАГНЕТИКИ – МАГНІТНЕ ПОЛЕ У РЕЧОВИНІ

Теоретична частина

Рисунок 1 – Загальний вигляд обладнання

Котушка індуктивності в колі змінного струму має не тільки власний омічний опір, але має реактивний опір змінному, що зростає при збільшенні частоти, оскільки при зміні струму в котушці виникає ЕРС самоіндукції, яка перешкоджає цій зміні.
Реактивний опір котушки індуктивності визначається за формулою:

χL=ωL, (1)

де L – індуктивність котушки, Гн;
ω – циклічна частота змінного струму.

Хід роботи

1. Зберіть електричне коло з котушкою індуктивності у відповідності до рисунку 1.
2. Приєднайте датчик напруги паралельно котушці.
3. З’єднаєте послідовно з котушкою датчик струму.
4. Підключіть коло спочатку до виходу джерела постійного струму.
5. З’єднаєте АЦП із USB входом вашого ПК (дочекайтеся моменту, коли світлодіод на АЦП змінить колір з червоного на жовтий або зелений).
6. З’єднайте з АЦП датчики струму та напруги.
7. Підготуйте у зошиті таблицю для занесення результатів.
8. Запустіть програму MiLAB, обравши іконку .
9. Натисніть кнопку на АЦП так, щоб світлодіод почав блимати.
10. Оберіть внизу вікна Повне налаштування.
11. Оберіть дискретизацію Авто,Частота замірів – 10 замірів на секунду, Кількість замірів – 50.
12. Увімкніть джерело струму і виставте напругу 4 В.
13. Натисніть кнопку Старт .
14. Плавно змінюйте опір змінного резистора.
15. Дочекайтеся завершення реєстрації даних.
16. Оберіть внизу вікна Повне налаштування.
17. Оберіть дискретизацію Авто,Частота замірів – 1000 замірів на секунду, Кількість замірів – 100.
18. Приєднайте коло до джерела змінного струму.
19. Натисніть кнопку Старт .
20. Дочекайтеся завершення реєстрації даних.
21. Вимкніть джерело струму.
22. За допомогою установки Першого і Другого курсору , визначте подвоєну амплітуду напруги, а за цим значенням – саму амплітуду Umax.
23. Занесіть значення до таблиці.
24. Проробіть ці ж кроки із графіком сили струму. Занесіть у таблицю амплітудне значення сили струму Imax.
25. У верхньому меню оберіть вкладку Робочий простір – Вікно графіка .
26. У вікні Історія оберіть дані попереднього вимірювання і перемістіть «перетягуванням» папку у новостворене вікно.
27. Виконайте обрізання графіка, залишивши тільки ділянку, що відповідає зміні напруги й сили струму.
28. Виберіть вісь х – сила струму, у – напруга.
29. Установіть на отриманому графіку Перший курсор і виберіть лінійну апроксимацію графіка, натиснувши кнопку у вкладці Аналіз.
30. Зчитайте рівняння прямої біля курсору. Множник біля змінної відповідає омічному опору котушки індуктивності R. Занесіть значення в таблицю.

Аналіз даних

1. Розрахуйте значення повного опору Z котушки за формулою: Z = Umax/Imax. Занесіть значення в таблицю.
2. Розрахуйте індуктивність котушки, використовуючи формулу:
де ν – частота змінного струму (50 Гц). Занесіть значення до таблиці.

Таблиця результатів