Janusz Mąka

I TD

Ćwiczenie 27

Temat: Wyznaczanie indukcyjności cewki i pojemności kondensatora w

obwodzie prądu zmiennego

I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania

1. Prąd sinusoidalnie zmienny, wielkości charakterystyczne - wartość średnia,

skuteczna i szczytowa.

2. Wpływ indukcyjności, pojemności, oporu na natężenie prądu zmiennego.

3. Obwód szeregowy RLC, oporność pozorna, kąt przesunięcia fazowego.

4. Prawo Ohma dla obwodu prądu zmiennego.

II. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika indukcji własnej cewki

(indukcyjności) i pojemności kondensatora poprzez pomiar impedancji.

Układ łączymy wg schematu (rys. 1), w którym rolę odbiornika spełnia cewka lub

kondensator.

Dla każdego z odbiorników w obwodzie zasilanym prądem stałym i zmiennym

mierzymy zależność natężenia prądu I od napięcia U. Wykonując pomiary, zwracamy

uwagę na to, by do każdego pomiaru stosować właściwie dobrane mierniki dla prądu

zmiennego i stałego oraz o odpowiednich zakresach.

III. Wykonanie ćwiczenia:

1. W obwodzie pomiarowym (rys. 1) zasilanym prądem stałym wyznaczyć opór

czynny cewki z prawa Ohma
.Odczytać wartości prądu dla różnych

wartości napięcia ( V 12 max ). Oporność R oraz ΔR wyznaczyć graficznie z

wykresu przedstawiającego zależność U_R-=f ( I_R- ) . W celu wyznaczenia błędu

ΔR narysować proste przechodzące przez punkty skrajne. Określić kąty nachylenia

tych prostych i wartość przedziału, w którym zawiera się wartość R.

Tabela pomiarowa:

U	I	R	Rśr ± ∆R
[V]	[A]	[Ώ]	-
0,4	0,04	10	15,1±1,42
2	0,12	10	15,1±1,42
3,6	0,22	16,4	15,1±1,42
4,8	0,29	16,5	15,1±1,42
6	0,36	16,7	15,1±1,42
7,4	0,46	16,1	15,1±1,42
9	0,54	16,7	15,1±1,42
10,2	0,61	16,7	15,1±1,42
11,8	0,7	16,8	15,1±1,42

R_mierz=15,1[
]

∆R= R_mierz-
=15,1-16,52= ±1,42

2. Zasilając obwód pomiarowy prądem zmiennym wyznaczyć oporność pozorną

cewki. Odczytywać wartości prądu dla różnych wartości napięcia ( V 100 max ).

u	i	Z
[V]	[A]	[Ώ]
10	0,16	62,5
20	0,34	58,82
30	0,52	57,69
40	0,68	58,82
50	0,86	58,14
60	1,04	57,69
70	1,2	58,33
80	1,36	58,82
86	1,48	58,11

_mierz=58,77

3.Obliczyć indukcyjność cewki z zależności:

gdzie f = 50 [Hz]

_mierz=0,181[H]

∆
=
_mierz -
=0,181-0,18=0,001

4. Wymienić cewkę na kondensator i zasilając obwód prądem zmiennym wyznaczyć

oporność bierną kondensatora. Dla różnych wartości napięcia odczytać wartości

natężenia prądu ( V 100 max ):

Uc	Ic	Xc	C	Cśr ± ∆C
[V]	[A]	[Ώ]	[ F]	[ F]
10	0,1	100	3,18x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
20	0,21	95,24	3,34 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
30	0,3	100	3,18 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
40	0,4	100	3,18 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
50	0,51	98,04	3,25 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
60	0,61	98,4	3,24 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
70	0,71	98,6	3,23 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
80	0,8	100	3,18 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
90	0,92	97,83	3,25 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]
100	1,02	98,04	3,25 x10^-5[F]	3,23±0,07x10^-5[F]

5. Obliczyć wartość pojemności kondensatora z zależności:

_mierz=3,3

∆
=
_mierz -
_obl=3,3
-
=0,07
[F]

6.Wnioski :

Wyliczona wartość rezystancji cewki indukcyjnej wynosi R = 16.52Ω , natomiast jej impedancja z rdzeniem Z = 58,38Ω, w związku z czym można zauważyć iż rdzeń ferromagnetyczny wsunięty w uzwojenia selonoidu powoduje gwałtowny wzrost jego impedancji. Reaktancja badanego kondensatora wynosi Xc = 98.56Ω ,a wyliczona pojemność C=
.

Element ten w przeciwieństwie do cewki dla napięć stałych stanowi rozwarcie.

---