Научная статья на тему 'Лабораторная работа практикума XI класса "Измерение магнитного сопротивления для различных схем соединений индуктивностей без взаимоиндукции при переменном токе"'

Лабораторная работа практикума XI класса "Измерение магнитного сопротивления для различных схем соединений индуктивностей без взаимоиндукции при переменном токе" Текст научной статьи по специальности «Электротехника»

CC BY
5
0
Поделиться
Ключевые слова
МАГНИТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / ИНДУКТИВНОСТЬ / ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ / ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ / ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК / СИЛА ТОКА / НАПРЯЖЕНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, автор научной работы — Акопов Вачакан Ваграмович

Предлагаю описание лабораторной работы, которая предназначена для физического практикума в 11 классе с углубленным изучением физики. Выполняя работу в разных вариантах, учащимся приходится глубже осмысливать результаты эксперимента.

Похожие темы научных работ по электротехнике , автор научной работы — Акопов Вачакан Ваграмович,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Лабораторная работа практикума XI класса "Измерение магнитного сопротивления для различных схем соединений индуктивностей без взаимоиндукции при переменном токе"»

2. Исманов Ю. Х. Формирование расфокусированных изображений при некогерентном освещении // Проблемы современной науки и образования, 2016. № 3 (45). С. 23-26.

3. Исманов Ю. Х. Фазовые искажения последовательности саморепродукций плоскопараллельной пластиной // Вестник науки и образования, 2016. № 3 (15). С. 4-6.

4. Исманов Ю. Х. Методы рентгеновской голографии с внутренним источником // Наука, техника и образование, 2016. № 3 (21). С. 19-22.

5. Исманов Ю. Х., Исмаилов Д. А., Алымкулов С. А. Формирование последовательности саморепродукций одномерной линейной решеткой // Academy, 2016. № 6 (9). С. 6-10.

6. Исманов Ю. Х., Исмаилов Д. А., Алымкулов С. А. Моделирование в голографии с использованием второго опорного пучка // Academy, 2016. № 6 (9). С. 10-13.

Лабораторная работа практикума XI класса «Измерение магнитного сопротивления для различных схем соединений индуктивностей без взаимоиндукции при переменном токе»

Акопов В. В.

Акопов Вачакан Ваграмович /Лксрсу УасНакап Vagramovich — учитель физики, Муниципальное образовательное учреждение Средняя школа № 6, село Полтавское, Курский район, Ставропольский край

Аннотация: предлагаю описание лабораторной работы, которая предназначена для физического практикума в 11 классе с углубленным изучением физики. Выполняя работу в разных вариантах, учащимся приходится глубже осмысливать результаты эксперимента.

Ключевые слова: магнитное сопротивление, индуктивность, последовательное соединение, параллельное соединение, переменный ток, сила тока, напряжение.

Вариант I

«Измерение магнитного сопротивления двух последовательно соединённых катушек индуктивности в цепи переменного тока»

Цель работы: научиться измерять магнитное сопротивление при последовательном соединении двух индуктивностей.

Оборудование: источник электропитания для практикума КЭФ-8, две катушки дроссельных на 2000 витков, закреплённых на монтажной панели, регистратор данных, датчик тока, датчик напряжения, кабель подключения регистратора данных к датчику тока, кабель подключения регистратора данных к датчику напряжения, ключ и комплект соединительных проводов. Теория вопроса

Известно, что магнитное сопротивление определяется формулой [1]:

N

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Ят = N , (1) I

где N - число витков катушки, Ь - индуктивность катушки.

Также известно, что индуктивность катушки выражается формулой:

, (2)

где и - напряжение на зажимах катушки, I - сила переменного тока в катушке, у=50Гц - частота переменного тока. Используя выражения (1) и (2), получим:

Ят = , (3)

и

Общее магнитное сопротивление двух последовательно соединённых индуктивностей определяется формулой [2]:

ХбЩ = ^ + ■ (4)

Порядок выполнения работы

1) Соберите электрическую цепь по схеме, приведённой на рис. 1, соединив последовательно две катушки дроссельных на 2000 витков, ключ, источник переменного тока (зажимы источника электропитания с обозначением «~»), регистратор с датчиками.

И 12 1.3

ргг^о рГУ~У~>| рГУУ^

Рис. 1. Схема последовательного соединения катушек индуктивности

2) Замкните ключ, установите с помощью регулятора выпрямителя напряжение, например 10В, и измерьте напряжение и силу тока. Повторите измерения при других значениях напряжения, например 20В и 30В.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

3) Результаты измерений занесите в таблицу 1:

Таблица 1. Результаты измерений

№ п/п Напряжение выпрямителя (В)

10 20 30

1. I, А 0,03 0,04 0,05

2. и, В 7,12 14,68 22,86

3. и,, В 4,86 9,82 14,98

4. и, В 2,21 4,62 7,79

4) Вычислите магнитное сопротивление катушек по формуле (3), общее магнитное сопротивление по формуле (4):

а) при напряжении 10В:

2жу1 ■ N 2 • 3,14 • 50Гц ■ 0,03А ■ 2 -103 _00 1Г>3 А

Ят =-=-« 3,оо ■ 10 -,

т1 и 4,86В Вб

2л:у1 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,03А ■ 2 -103 ___ . _ 3 А

Ят =-=-~ 8,52 ■ 10 -,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

т2 и2 2,21В Вб

(Я ), = 3,88-103— + 8,52 ■Ю3 — = 12,4-103—.

( т)общ Вб Вб Вб

б) при напряжении 20В:

2ку1 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,04А ■ 2 -103 , А

Я =-=-« 2,56 ■Ю -,

т1 и 9,82В Вб

2ку1 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,04А ■ 2 ■ 103 слл 1Гч3 А

Я =-=----—--« 5,44 ■ 103--

т2 и 4,62В Вб

3 А , « /1/1 1П3 А01 п3 А

(Я ) Й = 2,56■Ю3-+ 5,44■Ю3-= 8-103--

( т )общ , Вб Вб Вб

в) при напряжении 30В:

2^1 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,05А ■ 2 ■ 103 „ , , А

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Ят =-=----—--« 2,1 ■Ю3--

т1 и 14,98В Вб

2тп>1 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,05А ■ 2-103 . , „3 А

Я =-=-~ 4,03 ■ 10 ->

т2 и 7,79В Вб

3 А , Л ПП 1П3 А .А3 А

(Ят ) общ = 2,1 ■ 103-+ 4,03 ■ 103-= 6,13 ■ 10

т общ Вб Вб Вб

Таким образом, общее магнитное сопротивление двух последовательно соединённых индуктивностей в цепи переменного тока равно:

12,4-103 — + 8-103 — + 6,13-103 — .

¡т> \посл Вб Вб Вб о о 1/Л3 А

(Кш ) оби, = --- = 8,810 ^Т ■

3 Вб

Вариант II

«Измерение магнитного сопротивления двух параллельно соединённых катушек индуктивности в цепи переменного тока»

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Цель работы: научиться измерять магнитное сопротивление при параллельном соединении двух индуктивностей.

Оборудование: источник электропитания для практикума КЭФ-8, две катушки дроссельных на монтажной панели, регистратор данных, датчик тока, датчик напряжения, кабель подключения регистратора данных к датчику тока, кабель подключения регистратора данных к датчику напряжения, ключ, комплект соединительных проводов.

Теория вопроса

Магнитное сопротивление каждой из индуктивностей выражается формулой:

п -2жу- I - N ¡г-.

Яш ---(5)

и

Общее магнитное сопротивление двух параллельно соединённых индуктивностей определяется

следующей формулой [2]:

Рис. 2. Схема параллельного соединения катушек индуктивности

1 11 /? • /?

1 - 1 | 1 или (ъ ):аРал _ т ' т2 ■ (6)

г> г> \ т/ общ т-> , т->

(к ):аг ^ к2 общ ^ + ъ

'общ

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Порядок выполнения работы

1. Соберите электрическую цепь по схеме, приведённой на рис. 2, соединив параллельно две катушки дроссельных на 2000 витков, ключ, источник переменного тока (зажимы источника электропитания с обозначением «~»), регистратор с датчиками.

2. Замкните ключ, установите с помощью регулятора выпрямителя напряжение, например 10В, и измерьте напряжение и силу тока. Повторите измерения при других значениях напряжения, например 20В и 30В.

3. Результаты измерений занесите в таблицу 2:

Таблица 2. Результаты измерений

№ п/п Напряжение выпрямителя (В)

10 20 30

1. и, В 9,8 19,8 29,7

2. lббщ, А 0,25 0,51 0,83

3. 11, А 0,13 0,25 0,42

4. Ь А 0,12 0,26 0,41

4. Вычислите магнитное сопротивление катушек по формуле (5), общее магнитное сопротивление по формуле (6):

а) при напряжении 10В:

2тп>11 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,13А ■ 2 -103 ___ , _3 А

Я_ =-=-ж 8,33 ■ 10 -5

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

т1 и 9,8В Вб

2ку1 2 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,12А ■ 2 -103 А

Я_ =-=-ж 7,69 ■ 10 -5

т2 и 9,8В Вб

„ „ 8,33 -103 — ■ 7,69 ■Ш3 — .

Г/? ^ = Ят. ■ Ятг __Вб_В^-д 103 .

( т) общ я + ^ ^ ^ ^ а А ~ Вб

8,33 ■Ю3-+ 7,69 ■Ю3

Вб Вб

б) при напряжении 20В:

_ 2жу!х ■ N _ 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,25А ■ 2 ■Ю^ ^ 3 _А_

т1 = и ~ 19,8В ~ ' ' Вб

Я =

2жу12 ■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,26А ■ 2-103 0~С1Г.3 А

-=-ж 8,25 ■ 10 -,

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

и 19,8В Вб

г, г, 7,93-103 — ■ 8,25 403 — .

(Я ) = Ят1 Ят2 =_М_вж 404 .

(Ят )общ „ „ А А ~ 4,04 10 ДЛ

Ят\ + Ят2 7,93 ■ш3^- + 8,25 403 — Вб

Вб Вб

в) при напряжении 30В:

2тп!1 ■ N 2■ 3,14■ 50Гц■ 0,42А■ 2 103 0 00 лгл3 А Я =-=-ж 8,88 ■Ю -5

т1 и 29,7В Вб

■ N 2 ■ 3,14 ■ 50Гц ■ 0,41А ■ 2-103 А

Я =-2-=---ж 8,67 103-,

т2 и 29,7В Вб

г, г, 8,88-103— ■ 8,67 403 — .

(П ч _ Ят, Ят2 _ _Вб_Вб ^ Л щ 1(13 А

Ят )о6щ = = -А-А ^ ^ ^10 ~Яб

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Ят + Ят2 8,88 403 — + 8,67 403— Вб

Вб Вб

Таким образом, общее магнитное сопротивление двух параллельно соединённых индуктивностей в цепи переменного тока равно:

3,85 -103 — + 4,18 403 — + 4,39 403 — .

(я т )паг=-Вб-^-Вб ж 4,14 ■10^-А.

3 Вб

5. Сравните полученные значения магнитных сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях индуктивностей. Для сравнения воспользуйтесь отношением:

43 А

( тр -\посл 8,8 ■Ю -

(ЯтАвб^ —_Вб

8,8 ■Ю3 _

2 раза

{ Т? Л парал А

(Ят )общ 4 14 103

' Вб

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Таким образом, общее магнитное сопротивление при последовательном соединении индуктивностей в 2 раза больше, чем при их параллельном соединении.

Литература

1. Акопов В. В. О связи между магнитным сопротивлением и индуктивностью контура // Физика в школе, 2014. № 1. С. 12-13.

2. Акопов В. В. Расчёт магнитного сопротивления для различных схем соединения индуктивностей без взаимоиндукции. // Наука, техника и образование, 2015. № 2 (8). С. 13-15.