Электр және магнетизм пәНӘнен зертханалық ЖӘне студиялық сабақтарды орындаудың НҰСҚаулығЫ
жүктеу/скачать 1,44 Mb.
|
Электр және магнетизм пәнінен лабораториялық жұмыстар (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- Бақылау сұрақтары.
- Лабораториялық жұмыс №11. АЙНЫМАЛЫ ТОК ҮШІН ОМ ЗАҢЫН ТЕКСЕРУ Құралдар мен жабдықтар
- Жұмыстың мақсаты
- Теориядан қысқаша мағлұматтар
| Өлшеу нәтижелерін өңдеу.
1. (8) формуламен Кх пен Ку-тің мәндерін есептейміз. шамаларының мәндері қосымша кестеде берілген. 2. Барлық гестерезис тұзақтары төбелерінің координаттары үшін мәндері есептеледі. 3. Алынған мәліметтер бойынша тәуелділігінің графигі салынады (график функциясы ). 4. Сызылған тұзақтың жоғарғы жарты бөлігімен қамтылған миллиметрлік тор көздерін санап алып, есептеледі. 5. (20) формуласымен, өзекшені қайыра магниттеуге жұмсалған жылу мөлшері есептеледі. Бақылау сұрақтары. 1. Магниттелу интенсивтілігінің векторы, оның Н-пен байланысы. 2. Салыстырмалы магниттік өтімділік және оның физикалық мәні. 3. Әлсіз және күшті магниттер. 4. Ферромагнетизм, гестерезис құбылысы. 5. Осцилографтың жұмыс істеу принципі. 6. Қайыра магниттелу кезіндегі жылу шығыны. Лабораториялық жұмыс №11. АЙНЫМАЛЫ ТОК ҮШІН ОМ ЗАҢЫН ТЕКСЕРУ Құралдар мен жабдықтар: актив кедергі, индуктивтігі белгілі катушка, сыйымдылығы 5-10 мф екі конденсатор, айнымалы токқа арналған амперметр мен вольтметр, ЛАТР, омметр, тұрақты ток вольтметрі, дыбыс жиілігі генераторы. Жұмыстың мақсаты: әр түрлі тізбектегі айнымалы ток үшін Ом заңының орындалуын тексеру. Жұмысқа жіберілер алдында студенттердің білуге тиісті сұрақтары: 1. Катушканың индуктивтік кедергісі неге тең? 2. Конденсатордың сыйымдылық кедергісі неге тең? 3. Айнымалы ток тізбегінің толық кедергісі неге тең? 4. Ток күшінің эффектілік мәні деген не? 5. Токтың амплитудалық және эффектілік мәнінің арасында қандай байланыс бар? 6. Айнымалы ток үшін Ом заңының анықтамасы қандай? Теориядан қысқаша мағлұматтар 1. Ом заңы ( ) және одан шығатын Кирхгоф ережелері тұрақты ток үшін тағайындалған. Бұл заңдар баяу өзгеретін айнымалы токтың лездік мәні үшін де орындалады. Электромагниттік толқулар тізбек бойымен өте үлкен (с жарық жылдамдығындай) жылдамдықпен тарайды. Егер уақыт ішінде ток күші айтарлықтай өзгермесе, онда барлық тізбек бойындағы ток күшінің лездік мәні іс жүзінде бірдей болады. Осы шартты қанағаттандыратын токтар квазистационар деп аталады. Квазистационарлықтың шарты , мұндағы Т - токтың өзгеріс периоды. Жиілігі (ν=50 Гц) өндірістік токты ұзындығы 100 км тізбек үшін квазистационар ток деп алуға болады. Квазистационар токтардың лездік мәндері Ом заңына бағынады және олар үшін Кирхгоф ережелері де орындалады. Техникада айнымалы ток деп аталатын синусоидалық ток көп тараған. Бұл жағдайда (U) кернеу мен токтың (і) лездік мәндері мына төмендегі өрнектермен анықталады: \ U = Um sinωt, i = Im sinωt, (1) мұндағы Um мен Im - кернеу мен токтың максимум (амплитудалық) мәндері, ω - циклдік жиілік (ω = 2πν). 2. Техникада айнымалы токты Uэфф кернеу мен токтың Iэфф әсерлік (эффектілік) мәндерімен сипаттайды. Өлшеуіш құралдардың шкаласы сол мәндерге градуирленеді. Кернеу мен токтың эффектілік (әсерлік) мәндері мен амплитудалық мәндерінің арасында темендегідей қатынастар бар: Айнымалы ток күшінің әсерлік (эффектілік) мәні сол тізбектегі айнымалы ток туғызатын жылулық әсердей әсер туғызатын тұрақты токтың күшіне тең. 3. Айнымалы ток тізбегіндегі металл өткізгіштер түріндегі кедергі (R) актив кедергі деп аталады. Себебі ондағы энергия шығыны қайтымсыз. R актив кедергінің клеммаларына U = Um sinωt заң бойынша өзгеретін кернеу түсірілді дейік (51-сурет) 51-сурет 52-сурет R кедергіден өтетін ток Ом заңы бойынша анықталады: Сонымен кернеу мен токтың максималь мәндерінің арасында төмендегідей қатынас бар екен: . Айнымалы ток пен кернеудің арасындағы қатынасты векторлық диаграмма түрінде кескіндейік. Ток өсі (52-сурет) деп аталатын еркін бағыт таңдап алайық. Сол өстің бойына Іm ток векторын саламыз. Қарастырып отырған жағдайда кернеу мен ток бірдей фазада (синфазалы) өзгереді. Сондықтан кернеудің векторы да ток өсінің бойымен бағытталады және оның ұзындығы ImR-гe тең. 4. L индуктивтіктің (мысалы, катушка; 53-сурет) ұштарына айнымалы кернеу түсірейік. 53-сурет 54-сурет Катушкада өздік индукция ЭҚК-і пайда болады. Егер катушканың актив кедергісін ескермесек, онда осыдан Бұл теңдеуді интегралдасақ онда: (2) мұндағы (3) (2) өрнектен тізбектегі токтың фаза жағынан кернеуден -ге кешігетіні көрініп тұр. (3) теңдеуді Ом заңымен салыстырсақ, онда индуктивтік катушка қосылған тізбек кедергісінің шамасына тең екенін анықтаймыз. Бұл индуктивтік кедергі деп аталады. Практикада тізбектегі индуктивтік кедергіде энергия шығындалмайды, сондықтан ол реактивтік кедергі деп аталады. Осы жағдай үшін векторлық диаграмма кұрсақ, оның түрі 54-суретте көрсетілгендей болады. 5. Сыйымдылығы с конденсаторы бар тізбекке U=Umsinωt айнымалы кернеу түсірілген жағдайды қарастырайық (55-сурет). 55-сурет 56-сурет Ток күшінің і лездік мәні дәл осы уақытта конденсаторға берілген Uс кернеу мен конденсатор пластинкаларының арасындағы оған қарсы әсер етуші потенциалдар айырымының теңдігімен анықталады. осыдан Осы тізбектегі ток күшінің лездік мәні Осыдан (4) мұндағы (1) мен (4) теңдеулерді салыстырып, тізбектегі ток фазасы кернеудікінен - бұрышқа озық екенін көреміз. (4) теңдеуді Ом заңымен салыстырсақ, сыйымдылығы бір тізбектегі кедергі мәнінің шамасы тең екені шығады. Бұл – сыйымдылық кедергі деп аталады. Таза сыйымдылық кедергіде энергия шығындалмайды, сондықтан ол да реактивтік кедергі болып табылады. Сыйымдылығы бар тізбектегі Uc кернеу мен іс токтын векторлық диаграммасы 56-суретте көрсетілген. 6. R актив, xL индуктивтік және хс сыйымдылық кедергілер тізбектей қосылған және ұштарына U=Umsinωt айнымалы кернеу түсірілген тізбекті карастырайық (57-сурет). 57-сурет
Тізбекте жалпы і ток пайда болады, ал жалпы кернеу U тізбектің бөлімшелеріне бөлінеді. R бөлімшеде UR=IR, xL бөлімшеде UL=ixL ал, хс бөлімшеде Uc = ixc. UL, Uc кернеулердің өзгерісі фаза жағынан токтан ± -ге өзгеше, яғни олар фаза жағынан қарама-қарсы, демек, алгебралық қосындысы UX=UL—UС (әдетте UL<UС). Кернеу UR ток і мен бірдей фазада демек, оның UХ кернеумен арасындағы фазалар айырымы -ге тең. Сонда векторлық диаграммада U кернеу, катеттері UR мен UХ тік бұрышты параллелограмның диагоналына тең болады (58-сурет). Демек,
58-сурет 59-сурет 7. ХL мен XC немесе ( мен ) шама жағынан бір-біріне жақын болған сайын (6) формула бойынша z толық кедергінің шамасы азаяды да, тізбектегі ток күші артады. ХL=ХС немесе ( ) болғанда толық кедергі z=R болады. Ток ең үлкен мәнге жетеді. Бұл құбылысты электрлік резонанс деп атайды, (кернеулер резонансы): ( ). Берілген L және С мәндері үшін резонанстың жиілігін ( ) таңдап алу арқылы резонанс шартын қамтамасыз етуге болады. электр тізбегінің резонанстық (немесе меншікті) жиілігі деп аталады. шартынан немесе Токтың жиілікке тәуелділік графигі 59-суретте көрсетілген. Резонанстық нүктеде , мұндағы R - тізбектің актив кедергісі. жүктеу/скачать 1,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|