«Жаратылыстану ғылымдары және педагогикасы» Жоғары мектебі
Катушканың индуктивтігін анықтау
жүктеу/скачать 0,89 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Құрал-жабдықтар
| Катушканың индуктивтігін анықтау
Жұмыстың мақсаты: Катушканың индуктивтігін және катушкадағы ток пен кернеудің арасындағы фазаның ығысуын анықтау. Құрал-жабдықтар: Индуктивтік катушкасы, болат өзекше, вольтметр, амперметр, реостат, тұрақты ток көзі, айнымалы ток көзі. Теориядан қысқаша мәлімет Егер контурдағы ток күші өзгеретін болса, онда осы контурмен шектелген ауданнан өтетін магнит индукциясының ағыны да өзгереді. Электромагниттік индукция заңы бойынша бұл құбылыс өздік индукция электр қозғаушы күшін (э.қ.к) тудырады: (1) (1) теңдеуі бойынша, өздік индукция э.қ.к. – і контурдағы ток күшінің өзгеру жылдамдығына пропорционал. Бұл теңдеу ток күші өзгерген кезде өздік индукция коэффициенті (немесе индуктивтік) L тұрақты болған жағдайда ғана дұрыс болады. Ленц заңы бойынша минус таңбасы индукциялық токтың бағыты осы токпен тудыратын себепке қарсы әсер ететінін білдіреді. (1) теңдеуі бойынша индуктивтік сан жағынан, ток күші уақыт бірлігінде бір бірлікке өзгергенде контурда пайда болатын өздік индукция э.қ.к – не тең. СИ бірліктер жүйесінде индуктивтік бірлігі генри (Гн) деп аталады. Индуктивтік өткізгіштің геометриялық өлшемдері мен формаларына және өткізгіш тұрған ортаның магниттік өтімділігіне байланысты. Өткізгіштің тұрақты токқа кедергісін актив кедергі деп айтады. Катушканың актив кедергісін R деп белгілейік. Егер осы катушканы айнымалы ток көзіне жалғайтын болсақ, онда ток күшінің периодтық өзгеруінің нәтижесінде, катушкада берілген кернеуге қарсы өздік индукция э.қ.к-і пайда болады, яғни катушканың кедергісі оның актив кедергісінен көп болады. Басқаша айтсақ, катушканың актив кедергісі мен қатар оның индуктивтік (реактивтік) кедергісі де болады. Сол себепті айнымалы токқа жасалатын кедергіні R және кедергілерден тұрады деп қарастыруға болады. Бірақ жалпы кедергіні R және -дің алгебралық қосындысына тең деп алуға болмайды. Енді осының себебін қарастырайық. Катушкаға берілетін кернеу мына заңдылық бойынша өзгереді: (2) Енді тізбектегі ток күшін табайық. Сонда кернеу мен ток күшін байланыстыратын коэффициент толық кедергінің шамасын береді. Берілген кернеу – кернеудің актив және реактив кедергілердегі кернеулердің қосындысына тең: (3) (3) теңдеуі ток күші үшін дифференциалдық теңдеу болып табылады. Оның шешімін (4) түрінде іздейік. Бұл жерде - ток пен кернеудің арасындағы фазалар айырмасы (1 – сурет). (4) теңдеуді (3) – ке қойсақ: немесе
(5) (5) теңдеуіндегі теңдіктің екі жағындағы және – нің коэффиценттерін теңестірсек: (6) (7) (6) теңдеуін - ге бөлсек: (8) Ал (6) және (7) теңдеулерін квадраттап қосатын болсақ: (9) Бұл жерден: (10) (10) теңдеуіндегі (11) толық кедергі болып табылады. Бұдан L- ды тапсақ (12) Тұрақты ток тізбегінің бөлігі үшін Ом заңы (10) теңдеуінің дербес жағдайы болып табылады. Тұрақты ток үшін , яғни ; Егер айнымалы ток тізбегіндегі өткізгіштің өздік индукция коэффициенті өте аз болатын болса () да, деп жазуға болады. (11) теңдеуінен тізбектің толық кедергісі (z) оның актив кедергісінен (R) көп екені көрінеді. Егер шарты орындалса, онда мәнін ескермейміз. Яғни (13) Соңғы теңдеуден индуктивтік кедергінің екені көрінеді. Сонымен, индуктивтік кедергі өздік индукция коэффициенті мен айнымалы ток жиілігінің көбейтіндісіне тең деп қорытынды жасауға болады. Берілген кернеу мен тізбектегі ток бір – біріне фаза бойынша сәйкес келмейді (1 – сурет). Мысалы, катушкадағы кернеу өзінің ең үлкен мәніне ие болады. Фазалар айырмасы -ді (8) теңдеуі бойынша, ал индукция коэффициенті -ді (11) теңдеуі бойынша анықтауға болады. Бірақ жоғарыда қарастырылған теңдеулерде ток пен кернеудің амплитудалық мәндері келтірілген. Ал тәжірибеде вольтметр мен амперметр амплитудалық мәндерді емес, эффективтік мәндерді (Uэф және Iэф ) көрсетеді. Амплитудалық мәндер U0, I0 мен эффективтік мәндер Uэф және Iэф араларында мынадай қатынас бар: (14) 1– сурет. Катушкадағы кернеу мен ток күшінің өзгеру графигі Сонымен, (10) теңдеуді былай жазуға болады: (15) (12) теңдеуі бойынша катушканың өздік индукция коэффициентін табу үшін оның толық кедергісі z – ті, актив кедергісі R–ді және циклдық жиілік w – ны білу керек. Циклдық жиілік , айнымалы токтың сызықтық жиілігі v–мен былай байланысқан: (16) жүктеу/скачать 0,89 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|