- •Технологический институт Кафедра физики методов контроля и диагностики электромагнетизм
- •Isbn 5-88 © Государственное образовательное
- •Предисловие
- •Период обращения частицы по окружности равен:
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №2 эффект холла в полупроводниках
- •Теоретическое введение
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работы №3 и №4
- •Лабораторная работа №3
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 исследование процессов при размыкании и замыкании электрической цепи
- •Теоретическое введение Явление самоиндукции. Э.Д.С. Самоиндукции. Индуктивность
- •Токи при размыканиии и замыкании цепи
- •Задача об исчезновении тока при размыкании цепи.
- •2.Задача об установлении тока при замыкании цепи.
- •Описание лабораторной установки осциллографический метод изучения переходных процессов
- •Порядок выполнения работы
- •Сравните значения и , определите их среднее значение: .
- •Исследование затухающих колебаний в электрическом колебательном контуре
- •2. Затухающие электромагнитные колебания
- •Э.Д.С. Самоиндукции, возникающая в катушке:
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Подставим выражение (11) в формулу (10), получим выражение для амплитуды силы тока при резонансе:
- •2.Относительная ширина резонансной кривой. Определение добротности контура
- •Из выражения (23) следует:
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Издательство «Нефтегазовый университет»
- •625000 Тюмень, ул. Володарского,38
- •625039 Тюмень, ул. Киевская, 52
Описание лабораторной установки осциллографический метод изучения переходных процессов
Принципиальная схема опытной установки изображена на рис. 4.
В цепи, содержащей катушку индуктивности (L) и добавочное сопротивление (Rдоб) действует источник импульсов постоянного напряжения, что соответствует описанным выше процессам замыкания и размыкания цепи. При работе схемы в качестве вольтметра (V0) и амперметра (A1) используются виртуальные приборы.
На рисунке 5 приведена форма импульсов тока при протекании переходных процессов в цепи. Ток в цепи будет изменяться, при этом кривая 1 соответствует переходному процессу, описываемому уравнением (22), а кривая 2 - переходному процессу, описываемому уравнением (10) или (12).
Для определения времени релаксации цепи и нахождения индуктивности катушки удобно воспользоваться кривой 2. Для этого возьмем натуральный логарифм от обеих частей выражения (12):
,
или . (23)
Выражение (23) представляет собой уравнение прямой линии в координатах (, ) (рис.6). Модуль углового коэффициента этой прямой равен .
Порядок выполнения работы
-
Из набора миниблоков выберите миниблок «Трансформатор с разъёмным сердечником», удалите катушку с количеством витков W=900 (зелёная), соберите сердечник с катушкой W=300 (жёлтая), вставив между подковами сердечника с обеих сторон сложенные вдвое полоски бумаги.
-
Установите катушку в наборное поле как показано на монтажной схеме (рис.7).
-
Переведите левый мультиметр в режим омметра с пределом 200 Ом и измерьте 3-5 раз омическое сопротивление катушки Rк. Полученный результат запишите в отчёт.
-
Из набора миниблоков выберите миниблоки «R=100 Ом» и «R=47 Ом». Соберите электрическую цепь, принципиальная схема которой изображена на рисунке (4), а монтажная на рисунке (7). Миниблоки «R=100 Ом» и «R=47 Ом» используйте поочерёдно в качестве добавочного сопротивления Rдоб..
-
Для измерения тока и напряжения в работе используются виртуальные приборы. Измерительные приборы A1 и V0 необходимо подключить к схеме путем подсоединения соответствующих пар гнезд коннектора (рис. 7). На коннекторе необходимо установить пределы: для напряжения (V0) – 20 В, для тока (A1) – 500 мА.
-
Переключатель «форма» генератора напряжений специальной формы необходимо установить в положение «П» (сигнал прямоугольной формы); с помощью регулятора «частота» установить частоту f=200-250 Гц.
-
После проверки схемы преподавателем подключите стенд к источнику питания.
-
Включите компьютер и откройте документ «Лаб. Стенд». В результате откроется блок «Приборы I», в котором содержатся вольтметры и амперметры. Причём V0 (вольтметр) и A1 (амперметр) будут активизированы.
-
В ниспадающем меню блока «Приборы I» выберите строку «Осциллограф», в меню виртуальных приборов V0 и A1 – строку «Амплитуда». После этого на экране появится изображение виртуального осциллографа. На панели виртуального осциллографа слева расположены пять блоков входных каналов. При этом в окнах двух из них появятся изображения виртуальных приборов V0 и A1, а в остальных окнах знак «Х» - (канал закрыт).
-
Ручкой «Амплитуда» на блоке генераторов напряжений установите значение напряжения в цепи по виртуальному вольтметру V0 (не более 10 В). На экране осциллографа появится кривая изменения тока в цепи, содержащей индуктивность (рисунок 5), при её замыкании (кривая 1) и при её размыкании (кривая 2).
-
После этого канал измерения напряжения V0 можно закрыть, выбрав в его меню знак «Х» и сместить кривую i=f(t) по вертикали так, чтобы её нижний горизонтальный участок совпадал с осью x.
-
Для получения ряда значений силы тока i нажмите кнопку «Запись в файл», расположенную в правом нижнем углу панели осциллографа, затем кнопку «Сохранить». Если на экране монитора появится запрос об изменении данных, выполните эту операцию нажатием кнопки «Replace».
-
Откройте документ «Блокнот», который находится на рабочем столе компьютера, и получите таблицу результатов измерений (порядка 200 значений), содержащую два столбца (левый – t,с и правый - i,А).
-
Выберите из таблицы значения времени t и силы тока i, соответствующие процессу размыкания цепи (10-15 значений) и занесите их в таблицу результатов измерений. При этом первое значение силы тока (установившееся значение силы тока в цепи на момент её отключения), а первое значение времени .
-
Для каждого выбранного значения времени найдите отношение и его логарифм . Результаты занесите в таблицу 1.
Таблица 1.
№ |
Rк= ; Rдоб=100 Ом; |
|||
,с ∙10-4 |
, А∙10-4 |
|||
1 |
0 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
………… |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
-
Выберите масштаб и постройте зависимость аналогичную приведённой на рисунке 6. Выберите две любые точки на усреднённой прямой и определите из графика значение углового коэффициента:
. (24)
-
Рассчитайте время релаксации и экспериментальное значение индуктивности катушки по формулам:
, (25)
, (26)
учитывая что .
-
Выключите «Блок генераторов напряжений с наборным полем», предварительно выкрутив ручку «Амплитуда» в крайнее левое положение.
-
Замените добавочное сопротивление (путем замены соответствующего миниблока) и повторите измерения и расчёты. Результаты занесите в таблицу 2.
Таблица 2.
№ |
Rк= ; Rдоб=47 Ом; |
|||
,с ∙10-4 |
, А∙10-4 |
|||
1 |
0 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
………… |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|