Меню

Постройте график зависимости индуктивного сопротивления катушки от частоты переменного тока

Порядок выполнения работы. Упражнение № 1. Определение индуктивности катушки и зависимости ее индуктивного сопротивления от частоты переменного тока

Упражнение № 1. Определение индуктивности катушки и зависимости ее индуктивного сопротивления от частоты переменного тока

1. Собрать схему установки, изображенной на рисунке 10, подключив к клеммам «L, C, ткань» катушку индуктивности.

Рисунок 10.

Структурная схема экспериментальной установки

2. Приступая к выполнению работы, установите следующие положения переключателей на осциллографе: кнопка «вход х«- в нажатом положении; ручки «стабильность» и «уровень«- в крайнее правое положение; ручку «вольт/делен.» — на 0,1 В/дел.

На звуковом генераторе (ЗГ): ручками «множитель» и «лимб частоты» (в виде диска) установить частоту 300 Гц (на лимбе частоты должно быть 3, а множитель в положении «100»); ручку «амплитуда» (регулировка выходного напряжения) — в среднее положение. Переключатель «форма» на звуковом генераторе установить в положение «

». Другие переключатели и кнопки на приборах устанавливаются преподавателем или лаборантом.

3. На макете ручку «потенциометр» поставить в крайнее левое положение — (минимум).

4. Включить осциллограф и генератор (тумблер «сеть» расположен на обратной стороне прибора) в сеть. Через 1-2 минуты приступить к измерениям. На осциллографе ручками «Ò» и “☼”, “↔” и ”↕” установить не очень яркую четкую светящуюся точку в центре экрана.

5. Плавным вращением ручки «потенциометр» на макете и «амлитуда» на ЗГ установить по микроамперметру на макете ток силой в 200 мкА.

6. Измерить значение напряжения на катушке с помощью осциллографа. Для этого ручкой «вольт/делен» подобрать такую цену деления, чтобы вертикальная светящаяся линия составляла от 3-х до 6 больших делений. Эффективное напряжение Uэф рассчитывается по формуле:

где: dy — число делений по оси «Y» на осциллографе с точностью до 0,2 дел.

Cy — цена одного большого деления, задается ручкой «вольт/делен.» измеренные значения dy и Cy и вычисленные значения Uэф занесите в таблицу 1.

7. Повторить измерения при всех частотах (множитель частоты «1к» соответствует умножению на 1000, 10к — 10000), указанных в таблице 1, поддерживая с помощью ручки «потенциометр» на макете и «амплитуда » на ЗГ силу тока, равную 200 мкА. (если на высоких частотах не удается установить ток 200 мкА, то взять значение тока 100 мкА).

Результаты измерений занесите в таблицу 1.

n, Гц dy, дел. Cy, В/дел. Uэф, В Iэф, мкА R, Ом Z, Ом XL, Ом L, Гн

8. Отсоединить катушку индуктивности от макета.

9. Рассчитать значения Z, XL, L по формулам:

Т.к. R (указано на катушке) мало в сравнении с Z, то будем считать XL » Z.

10. Построить график зависимости XL= f(n). По оси Х – частота n, по оси Y — ХL.

Упражнение №2. Определение емкости конденсатора и зависимости его емкостного сопротивления от частоты переменного тока

1. К клеммам «L,C, ткань» макета подсоединить конденсатор С.

2. Измерить и рассчитать значения dy, Cy, Uэф, Iэф, ХС, С и занести их в таблицу 2, устанавливая частоты, указанные в таблице 2. Методика измерений остается такой же, что и в упражнении 1.

3. Выключить приборы из сети и отключить конденсатор С.

рассчитать емкостное сопротивление ХC и емкость конденсатора С.

n, Гц Dy, дел. Cy,В/дел Uэф, В Iэф, мкА Хс, Ом С, Ф

5. Построить график зависимости ХC= f (n). По оси Х – частоту ν, по оси Y — Хc.

Упражнение 3. Определение зависимости импеданса биологического объекта от частоты переменного тока и его активного сопротивления RT

Читайте также:  Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя частотой тока

1. Поместить игольчатые электроды в объект (картофели0на) на расстоянии не менее 4 см и подсоединить их к клеммам «L,C, ТКАНЬ» макета.

2. Включить ЗГ и осциллограф в сеть.

3. Для частот, указанных в таблице 3 произвести измерения dy, Cy, Uэф, Iэф, Z и результаты занести в таблицу 3.

4. Отключить приборы от сети.

5. По формуле: Z=Uэф/Iэф, вычислить импеданс и построить график его зависимости от частоты переменного тока Z= f (n). По оси Х — n, по оси Y — Z .0

6. Для n = 20000 Гц по графику оценить RТ (см. рис.11) и по формуле: сos j = RТ/Z, рассчитать сos j для исследуемых частот.

7. Из формулы при какой-то частоте найти величину электроемкости ткани между электродами в данных условиях при какой-то частоте, например при . Значение Z взять из таблицы 3 при выбранной частоте 1000 Гц.

n, Гц dy, дел. Cy, В/дел. Uэф, В Iэф, мкА Z, Ом RТ, Ом
RT≈Z При n = 20000 Гц

8. Сравнить графики упражнений 2 и 3 и сделать вывод о природе импеданса биологического объекта.

Рисунок 11.

Зависимость импеданса биологической ткани от частоты Z=f(ν)

(Импеданс ткани , где RT – активное сопротивление ткани (RTconst на всех частотах в данных условиях), . При частоте , поэтому . Таким образом, за активное сопротивление биологической ткани RT в данном упражнении приблизительно принимаем значение импеданса Z при частоте ).

Контрольные вопросы

1. Основные характеристики переменного тока (мгновенные, амплитудные, эффективные значения напряжения и силы переменного тока, период, частоту и фазу переменного тока).

2. Теории цепей переменного тока с R, L и C — нагрузками с выводом формул, векторные диаграммы.

3. Формулы импеданса при последовательном и параллельном соединении R, L и C с построением векторных диаграмм и выводом формул.

4. Закон Ома для цепи переменного тока.

5. Эквивалентные электрические схемы и емкостно-омическую природу импеданса биологической ткани.

6. Физические основы реографии.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

«Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока».
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Широкова Людмила Николаевна

Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

Скачать:

Вложение Размер
induktivnoe_i_emkostnoe_soprotivlenie.doc 92.5 КБ
elementy_cepey_peremennogo_toka.ppt 397 КБ

Предварительный просмотр:

«Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока».

Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

Урок по данной теме проведён

в МОУ «СОШ № 75» г. Чусового

(Районный семинар физиков)

(1час в кабинете информатики)

Тема учебного занятия:

«Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока».

Форма учебного занятия: комбинированный урок с использованием информационных технологий.

Класс: 11 класс «Средняя общеобразовательная школа № 75»

Цель урока: Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

`продолжить усвоение понятий «емкостного» и «индуктивного» сопротивлений в цепи переменного тока

`формирование практических навыков экспериментирования в виртуальной физической лаборатории

`продолжить формирование умений самостоятельно работать с полученной информацией

Тип урока: комбинированный (с использованием ИКТ).

компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация к уроку, конструктор —

«Виртуальная лаборатория», лист отчета.

I. Актуализация знаний.

Организационный момент. Тема. Цель урока.

∙ Что понимают под емкостным сопротивлением? От чего оно зависит?

∙ Что понимают под индуктивным сопротивлением? От чего оно зависит?

Мы это постараемся проверить сегодня на уроке, но вспомним закон Ома.

II. Лабораторная работа

собираем виртуальную схему на монтажном столе ПК;

записываем показания вольтметров на листе отчета обеих схем;

выполняем математические вычисления в тетради;

строим график в тетради;

отвечаем на контрольный вопрос;

сдаем тетрадь вместе с листом отчета.

а) катушка в цепи переменного тока

собираем виртуальную цепь, указанную на схеме отчетного листа,

задаем параметры элементов цепи:

— резистор R = 100 Ом

— мощность Р = 500 Вт

— индуктивность катушки L = 100мГн = 0,1гн

— напряжение на генераторе U = 100в

Изменяя частоту генератора, записать показания вольтметров (напряжения на резисторе U R и напряжение на катушке U L ) в таблицу 1

Источник

Индуктивное сопротивление катушки

Так как самоиндукция препятствует всякому резкому изменению силы тока в цепи, то, следовательно, она представляет собой для переменного тока особого рода сопротивление, называемое индуктивным сопротивлением.

Чисто индуктивное сопротивление отличается от обычного (омического) сопротивления тем, что при прохождении через него переменного тока в нем не происходит потери мощности.

Под чисто индуктивным сопротивлением мы понимаем сопротивление, оказываемое переменному току катушкой, проводник которой не обладает вовсе омическим сопротивлением. В действительности же всякая катушка обладает некоторым омическим сопротивлением. Но если это сопротивление невелико по сравнению с индуктивным сопро¬тивлением, то им можно пренебречь.

При этом наблюдается следующее явление: в течение одной четверти периода, когда ток возрастает, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти периода, когда ток убывает, возвращает ее в цепь. Следовательно, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не затрачивается. Поэтому индуктивное сопротивление называется реактивным (прежде его неправильно называли безваттным).

Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет различным для токов различных частот. Чем выше частота переменного тока, тем большую роль играет индуктивность и тем больше будет индуктивное сопротивление данной катушки. Наоборот, чем ниже частота тока, тем индуктивное сопротивление катушки меньше. При частоте, равной нулю (установившийся постоянный ток), индуктивное сопротивление тоже равно нулю.

Индуктивное сопротивление катушки

Рисунок 1. Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление катушки возрастает с увеличением часторы тока.

Индуктивное сопротивление обозначается буквой XL и измеряется в омах.

Подсчет индуктивного сопротивления катушки для переменного тока данной частоты производится по формуле

XL=2π• f •L

где XL — индуктивное сопротивление в ом; f—частота переменного тока в гц; L — индуктивность катушки в гн

Как известно, величину 2π• f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому приведенная выше формула может быть представлена так:

Отсюда следует, что для постоянного тока (ω = 0) индуктивное сопротивление равно нулю. Поэтому, когда, нужно пропустить по какой-либо цепи постоянный ток, задержав в то же время переменный, то в цепь включают последовательно катушку индуктивности.

Для преграждения пути токам низких звуковых частот ставят катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты, а для более высоких радиочастот — без железного сердечника, которые носят название дросселей высокой частоты.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Источник



Тема урока: «Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока

date image2020-05-21
views image177

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

Тема учебного занятия:

«Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока».

Форма учебного занятия: комбинированный урок с использованием информационных технологий.

Цель урока: Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

`продолжить усвоение понятий «емкостного» и «индуктивного» сопротивлений в цепи переменного тока

`формирование практических навыков экспериментирования в виртуальной физической лаборатории

`продолжить формирование умений самостоятельно работать с полученной информацией

Ответить на вопросы

∙ Что понимают под емкостным сопротивлением? От чего оно зависит?

∙ Что понимают под индуктивным сопротивлением? От чего оно зависит?

Мы это постараемся проверить сегодня на уроке, но вспомним закон Ома.

II. Лабораторная работа

• собираем виртуальную схему на монтажном столе ПК;

• записываем показания вольтметров на листе отчета обеих схем;

• выполняем математические вычисления в тетради;

• строим график в тетради;

• отвечаем на контрольный вопрос;

• сдаем тетрадь вместе с листом отчета.

а) катушка в цепи переменного тока

собираем виртуальную цепь, указанную на схеме отчетного листа,

задаем параметры элементов цепи:

— резистор R = 100 Ом

— мощность Р = 500 Вт

— индуктивность катушки L = 100мГн = 0,1гн

— напряжение на генераторе U = 100в

Изменяя частоту генератора, записать показания вольтметров (напряжения на резисторе UR и напряжение на катушке UL) в таблицу 1

ν, Гц 50 100 150 300
UR 95 84 72 46
UL, В 29 53 68 88
I, А 0,95 0,84 0,72 0,46
ХL, Ом 30,5 63 94,4 191

б) конденсатор в цепи переменного тока

собираем виртуальную цепь, указанную на схеме отчетного листа,

задаем параметры элементов цепи:

— рабочее напряжение U = 400В

— емкость конденсатора С = 10 мкФ

— резистор сопротивлением R = 100.Ом

Изменяя частоту генератора, записать показания вольтметров (напряжения на резисторе UR и напряжение на катушке UС) в таблицу 2

ν, Гц 50 100 150 300
UR 29 53 68 88
UС, В 95 84 72 46
I, А 0,29 0,53 0,68 0,88
ХL, Ом 328 158 106 52

Построить, и проанализировать графики зависимости индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока.

Ответить на контрольный вопрос.

По окончании выполения работы тетради сфоткать и отправить.

Я научился собирать виртуальные электрические цепи, производить измерения и убедился, что индуктивное сопротивление прямо пропорциональночастоте переменного тока, а емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте переменного тока,

И это подтверждает правильность теории

Виртуальная лабораторная работа.

Тема урока: «Исследование зависимости емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока

Цель урока: Изучить зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты переменного тока при постоянных параметрах элементов.

Порядок выполнения работы:

I). Катушка в цепи переменного тока.

1. собрать цепь, задать параметры →

катушка — индуктивности L = 0,1Гн; резистор – сопротивление R = 100.Ом

2. Изменяя частоту генератора, записать показания вольтметров (напряжения на резисторе UR и

напряжение на катушке UL) в таблицу 1

ν, Гц 50 100 150 300
UR
UL, В
I, А
ХL, Ом

3. Рассчитать значение токов, текущих в цепи, в зависимости от частоты (для этого надо напряжение на резисторе разделить на его сопротивление I = UR /R). Запишите полученные данные в таблицу 1.

4. Определите индуктивные сопротивления для соответствующих частот (для этого надо напряжение

на катушке разделить на силу тока ХL = UL /I). Запишите данные в таблицу 1.

5. Построить график зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока.

6. Сформулируйте вывод.

ḬI). Конденсатор в цепи переменного тока

1. собрать цепь, задать параметры →

Конденсатор — емкость С = 1ОмкФ; резистор – сопротивление R = 100.Ом

2. Изменяя частоту генератора, записать показания вольтметров (напряжения на резисторе UR и

напряжение на конденсаторе UС) в таблицу 2.

ν, Гц 50 100 150 300
UR
UС, В
I, А
ХС, Ом

3. Рассчитать значение токов, текущих в цепи, в зависимости от частоты (для этого надо напряжение

на резисторе разделить на его сопротивление I = UR /R). Запишите полученные данные в таблицу 2.

4. Определите емкостные сопротивления для соответствующих частот (для этого надо напряжение на

конденсаторе разделить на силу тока ХС = UС /I). Запишите данные в таблицу 2.

5. Построить график зависимости емкостного сопротивления от частоты переменного тока.

Источник