1

UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH

I PRACOWNIA FIZYCZNA

opracował: dr Jerzy Stasz

Ć W I C Z E N I E NR 50

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA

SAMOINDUKCJI I POJEMNOŚCI ZA POMOCĄ

OBWODÓW PRĄDU ZMIENNEGO

ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO

-prądy zmienne sinusoidalne; wartości szczytowe i skuteczne, napięcia i natężenia prądu,
częstotliwość, przesunięcie fazowe
-zawada, opór omowy, opór indukcyjny, opór pojemnościowy
-metoda wektorowa i symboliczna ( liczby zespolone), analizy obwodów prądu zmiennego
-zasada działania: mierników prądu zmiennego i stałego, transformatora, autotransformatora
-wpływ oporu mierników na mierzoną wartość; obwody prawidłowego pomiaru napięcia
i prawidłowego pomiaru prądu, klasa miernika

APARATURA

-transformator separujący, autotransformator, transformator obniżający napięcie
-amperomierz i woltomierz prądu zmiennego
-cewka z ruchomym rdzeniem, kondensator w obudowie
-

akumulator

, opornica suwakowa

-amperomierz i woltomierz prądu stałego
-

komplet przewodów

WZORY SCHEMATY

OPÓR OMOWY

( w obwodzie prądu stałego)

I

U

R =

(50.1.)

UWAGA!

Podłączanie przewodów do autotransformatora wyłącznie w obecności prowadzącego

2

ZAWADA

( w obwodzie prądu zmiennego)

0

0

I

U

I

U

Z

sk

sk

=

=

(50.2.)

U

sk

, I

sk

–

wartości skuteczne napięcia i natężenia

(odczytane z mierników)

U

0

, I

0

–

wartości szczytowe napięcia i natężenia

2

2

)

(

C

L

X

X

R

Z

−

+

=

(50.3.)

OPÓR INDUKCYJNY

fL

L

X

l

Π

=

=

2

ω

(50.4.)

f

–

częstotliwość

L

–

indukcyjność cewki

OPÓR POJEMNOŚCIOWY

fC

C

X

C

Π

=

=

2

1

1

ω

(

50.5.)

INDUKCYJNOŚĆ CEWKI

( X

C

=0 )

f

R

Z

L

Π

−

=

2

2

2

(

50.6.)

POJEMNOŚĆ KONDENSATORA

( X

L

=0, R=0 )

fZ

C

Π

=

2

1

(

50.7.)

3

Rys.50.1. Obwód prądu stałego do wyznaczania oporu omowego /R/ cewki

Rys.50.2. Obwód prądu zmiennego do wyznaczania zawady:
cewki z rdzeniem i kondensatora

At – autotransformator

tr – transformator obniżający napięcie

WYKONANIE ĆWICZENIA

1.

Zmontować obwód do wyznaczania oporu omowego (rys.50.1.). Zanotować parametry użytych mierników.

2.

Wyznaczyć zależność / I=f(U) / (charakterystyka prądowo napięciowa) dla:

a) cewki bez rdzenia
b) cewki z rdzeniem

3.

Zmontować obwód do wyznaczania zawady (rys.50.2.). Zanotować parametry użytych mierników.

4.

Wyznaczyć zależność / I

sk

=f

(U

sk

) / dla:

a) cewki bez rdzenia

b) cewki z rdzeniem

UWAGA!
-ilość pomiarów w pkt. (2. i 4.), oraz ilość próbek ustalić z prowadzącym ćwiczenia na

podstawie serii pomiarów próbnych.

-w pkt.1.

nie stosować

połączenia potencjometrycznego.

-nie mylić mierników prądu stałego i zmiennego!

4

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1.

Oszacować wpływ mierników na mierzone wartości / I i U /.

2.

Wykreślić zależność / I=f(U) / (charakterystyka prądowo napięciowa) dla:

c) cewki bez rdzenia / R

a

/

d) cewki z rdzeniem / R

b

/

3.

Wyznaczyć nachylenia otrzymanych wykresów metodą regresji liniowej.

Obliczyć wartość / R

a

i R

b

/

. Obliczyć niepewności pomiarowe / ∆R

a

i ∆R

b

/

.

4.

Oszacować wpływ oporu mierników na mierzone wartości I

sk

i U

sk

5.

Wykreślić zależności / I

sk

=f

(U

sk

) / dla:

a) cewki bez rdzenia / Z

a

/

b) cewki z rdzeniem / Z

b

/

c) kondensatora / Z

c

/

6.

Wyznaczyć nachylenia otrzymanych wykresów metodą regresji liniowej.

Obliczyć wartości / Z

a

, Z

b

, Z

c

/

. (wzór 50.2.)

Obliczyć niepewności pomiarowe / ∆Z

a

, ∆Z

b ,

∆Z

c

/

.

7.

Korzystając ze wzoru (50.6.) obliczyć indukcyjności / L

a

, L

b

/.

Określić / ∆L

a

, ∆L

b

/.

8.

Korzystając ze wzoru (50.7.) obliczyć pojemność /C/. Określić /∆C/.

LITERATURA

1.

H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA”, PWN Warszawa 1975r.

2.

T. Dryński, „ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI”, PWN Warszawa 1975

3.

A. Piekara, „ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM”, PWN Warszawa 1970r.

4.

E. M. Purcell, „ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM”, PWN Warszawa 1971r