POLITECHNIKA LUBELSKA w LUBLINIE |
||
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI |
Ćwicz. nr 4 |
|
TEMAT: ANALOGIE POLOWE I OBWODOWE
|
DATA: 1996.03.04 |
|
WYKONAŁ: ADAM KURNICKI |
GRUPA: ED 4.4 |
OCENA: |
SKŁAD GRUPY LABORATORYJNEJ:
Jurkiewicz Stanisław
Kęsik Jacek
Kurnicki Adam
Celem ćwiczenia jest zbadanie podstawowych praw dotyczących pól elektrycznych stacjonarnych oraz ich rozkładu .
Przyrządy pomiarowe :
DIGITAL VOLTMETER TYPE V540
Amperomierz magnetoelektryczny
Woltomierz elektromagnetyczny
Miliamperomierz magnetoelektryczny
Schemat obwodu pomiarowego :
R1
A1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15
R2
A2
V1 V2
R3
A3
Parametry obwodu:
γCu=59,8 S m/mm2 ΦCu1=1,2 mm
ΦCu2=1,5 mm
γFe=10,3 S m/mm2 ΦFe=1,5 mm
γsilit=0,67 10-3 S m/mm2 Φsilit=15 mm
Tabela pomiarów:
|
Ι |
U |
P |
|
A |
V |
W |
R1 |
1,28 |
8,94 |
11,44 |
R2 |
1,28 |
8,85 |
11,33 |
R3 |
2,6 |
10,27 |
26,7 |
Tabela pomiarów :
|
U |
Et |
Δl |
J |
p |
P |
|
mV |
mV/m |
cm |
A/mm2 |
kW/m3 |
mW |
1-2 2-3 3-4 5-6 6-7 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-141 2 14-151 2 |
1,96 1,98 2,00 302,00 296,00 2,03 2,1 2,12 2,12 2,14 1,08 1,05 1,06 1,00 |
39,3 39,6 40,0 6640,0 4720,0 40,6 42,0 42,4 42,4 42,8 21,6 21,0 21,2 20,0 |
5 |
2,35 2,37 2,39 0,0045 0,0032 2,43 2,51 2,53 2,53 2,56 1,29 1,25 1,27 1,20 |
92,35 93,85 95,60 29,88 15,10 98,66 105,42 107,30 107,30 109,60 27,86 26,25 26,9 24,00 |
5,22 5,30 5,40 264,00 133,00 5,57 5,96 6,06 6,06 6,19 1,57 1,48 1,52 1,36 |
1'-2' 2'-3' 3'-4' 5'-6' 6'-7' 8'-9' 9'-10' 10'-11' 11'-12' 12'-13' 13'-14' 14'-15' |
1,42 1,48 1,49 295,00 224,00 8,25 7,57 8,25 7,52 7,13 7,28 7,76 |
28,4 29,6 29,9 5900,0 4480,0 165,0 151,4 165,0 150,5 142,6 145,6 155,3 |
5 |
1,70 1,77 1,79 0,004 0,003 1,70 1,56 1,7 1,55 1,46 1,50 1,60 |
48,28 52,40 53,52 23,60 13,44 280,50 236,20 280,50 233,30 208,20 218,40 248,50 |
4,26 4,68 4,72 209,00 119,00 24,80 20,80 24,77 20,60 18,38 19,28 21,94 |
|
U |
En |
Δl |
|
mV |
mV/m |
cm |
1-1' 2-2' 3-3' 4-4' 5-5' 6-6' 7-7' 8-8' 9-9' 10-10' 11-11' 12-12' 13-13' |
21,850 21,846 21,841 21,836 20,885 19,990 19,394 19,365 19,354 19,343 19,322 19,314 19,305 |
218,50 218,46 218,41 218,36 208,85 199,90 193,94 193,65 193,54 193,43 193,22 193,14 193,05 |
10 |
1. Sprawdzanie prawa Ohma .
Rezystancja na podstawie teorii obwodów:
Rezystancja na podstawie teorii pola :
dla odcinka żelaza:
dla odcinka miedzianego:
2. Sprawdzanie Ι prawa Kirchhoffa .
3. Sprawdzanie ΙΙ prawa Kirchhoffa .
4. Sprawdzanie prawa Jolue'a .
Moc tracona w obwodzie:
a) na podstawie wskazań woltomierza V3 i amperomierza A3 :
b) jako suma mocy w elementach układu :
5. Sprawdzanie równania Laplace'a .
Dla odcinka 1 - 3 równanie przyjmie postać :
po rozwiązaniu:
przyjmując ϕ(x3) = 0 :
dla x=x1=0
dla x=x3=10cm
otrzymamy równanie:
Sprawdzenie dla x=x2=5cm :
Wnioski :
1. Przeprowadzone pomiary i obliczenia pokazały słuszność praw Kirchhoffa
( div J =0 ) oraz ( rot E =0 ) co potwierdza fakt iż pole wewnątrz przewodnika jest polem stacjonarnym bezźródłowym i bezwirowym .
2. Zbliżone wartości rezystancji obliczonych bezpośrednio ze wskazań mierników
i wektorowego prawa Ohma ( J = γ E ) dla poszczególnych odcinków obwodu
dowodzą słuszności tego prawa .
3. Otrzymane zbliżone wartości mocy z bezpośrednich pomiarów ( wskazania
amperomierza i woltomierza na wejściu obwodu) i z wyprowadzonej na podst.
prawa Jule'a zależności ( P = γE2V ) dowodzi zachodzenia zjawiska przekształ-
cania energii elektrycznej w ciepło w całym obszarze przewodnika .
Rozbieżności w otrzymanych wartościach mocy są wynikiem nieuwzględnienia
strat mocy w przewodach łączących poszczególne podzespoły obwodu .
4. Swoje potwierdzenie uzyskało także równanie Laplace'a
co oznacza że potencjał statycznego pola elektrycznego w każdym punkcie
przewodnika spełnia powyższe równanie .
5. Otrzymany rozkład pola elektrycznego pomiędzy dwoma przewodami zasilającymi obwód odpowiadają rozkładom pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi ( na płaszczyźnie ). Wraz ze wzrostem odległości od przewodów
wzrasta odległość pomiędzy liniami sił pola , maleje wartość natężenia pola .