Wykonanie ćwiczenia:
1. Zestawić układ według podanego schematu – podłączyć pierwszą cewkę, ustawić mierniki
na właściwy tryb pracy (pomiar prądu i napięcia stałego na zakresie 2 A i 20 V).
2. Podłączyć źródło napięcia stałego, sprawdzić czy zakresy przyrządów są optymalnie
dobrane.
3. Zmieniając napięcie potencjometrem zmierzyć zależność prądu od napięcia I=(U=)
(kilkanaście par punktów pomiarowych z zakresu 0÷12 V).
4. Wyłączyć zasilanie, podłączyć drugą cewkę i powtórzyć dla niej pomiar charakterystyki
I=(U=) dla prądu stałego.
5. Odłączyć zasilanie prądem stałym, podłączyć transformator.
6. Skorygować ustawienie amperomierza (mniejsze prądy spowodowane reaktancją cewki
wymagają być może zmniejszenia zakresu pomiarowego).
7. Zmierzyć zależność prądu zmiennego od napięcia I~(U~) podobnie jak w punkcie 3.
8. Wyłączyć transformator i przekonfigurować układ w celu pomiaru pierwszej cewki.
Opracowanie wyników:
Prąd stały -
U
śr
=6,04
,
I
śr
=185,54
Prąd stały -
U
śr
=6,04
,
I
śr
=419,46
Prąd zmienny -
U
śr
=6,04
,
I
śr
=9,81
Prąd zmienny -
U
śr
=6,04
,
I
śr
=20,31
I
st
U
st
=G⋅U
I
zm
U
zm
=Y⋅U
G
1
=30,73
G
2
=69,46
Y
1
=1,62
Y
2
=3,36
1
Cewka 1
Prąd stały
Prąd zmienny
U [V]
I [mA]
U [V]
I [mA]
11,98
369
12
17,27
11
337
11
16,15
10
306
9,99
15,1
9,01
276
9
13,99
7,99
245
8
12,8
7,02
215
7
11,61
6
185
6
10,28
4,99
154
5
8,92
4
124
4
7,48
3,01
93
3,01
5,97
2
62
2,01
4,29
0,99
30
1,02
2,42
0,51
16
0,49
1,27
Cewka 2
Prąd stały
Prąd zmienny
U [V]
I [mA]
U [V]
I [mA]
12
848
12
35,2
11
770
11,01
33,1
9,99
694
10,02
31
9,01
624
9,01
28,7
8
553
8
26,3
7,01
483
6,99
23,8
6,02
415
6,01
21,4
4,99
343
4,99
18,6
3,99
275
4
15,85
2,99
207
3,01
12,75
2
138
2,01
9,23
1
69
1
5,18
0,5
34
0,51
2,94
Rezystancja zwojów cewki:
R
=
1
G
R
1
=
1
30,73 mS
=32,541
R
2
=
1
69,46 mS
=14,397
Impedancja i reaktancja cewki:
Z
=
1
Y
Z
1
=
1
1,62 mS
=617,284
Z
2
=
1
3,36 mS
=297,619
Z
2
=R
2
X
L
2
X
L
=
Z
2
− R
2
X
L1
=616,426
X
L2
=297,27
Indukcyjność cewki:
L
=
X
L
,
=2 f
,
f
=50Hz
L
1
=1,963
L
2
=0,947
Błąd pomiaru
L
metodą różniczki zupełnej:
L
=
Z
2
−R
2
2
f
,
L
Z , R
L=
¿
∆Z=
=
=
Dla prądu zmiennego
U
1
=0,01V
U
śr1
=6,04 V
I
1
=0,0001 A
I
śr1
=9,81 A
U
2
=0,01 V
U
śr2
=6,04 V
I
2
=0,0001 A
I
śr2
=20,31 A
zatem:
3
2
2
2
2
2
1
1
)
(
...
)
(
)
(
)
(
∂
∂
+
+
∂
∂
+
∂
∂
=
n
n
c
x
u
x
y
x
u
x
y
x
u
x
y
y
u
2
2
∆
∂
∂
+
∆
∂
∂
R
R
L
Z
Z
L
2
2
∆
∂
∂
+
∆
∂
∂
I
I
Z
U
U
Z
2
2
)
(
)
(
∆
∂
∂
+
∆
∂
∂
I
I
U
I
U
I
U
U
Z
I
I
U
U
⋅
∆
+
∆
2
2
Z
1
=
[
0,01
6,04
]
2
[
0,0001
9,81
]
2
⋅617,284=1,02
Z
2
=
[
0,01
6,04
]
2
[
0,0001
20,31
]
2
⋅297,619=0,49
∆R=
Dla prądu stałego
U
1
=0,01V
U
śr1
=6,04 V
I
1
=0,001 A
I
śr1
=185,54 A
U
2
=0,01 V
U
śr2
=6,04 V
I
2
=0,001 A
I
śr2
=419,46 A
zatem:
R
1
=
[
0,01
6,04
]
2
[
0,001
185,54
]
2
⋅32,541=0,05
R
2
=
[
0,01
6,04
]
2
[
0,001
419,46
]
2
⋅14,397=0,02
ΔL=
=
L
1
=
617,284
⋅1,02
617,284
2
−32,541
2
32,541
⋅0,05
617,284
2
−32,541
2
=0,04 H
L
2
=
297,619
⋅0,49
297,619
2
−14,397
2
14,397
⋅0,02
297,619
2
−14,397
2
=0,04 H
Kąt przesunięcia fazowego:
tg
=
L
R
=
X
L
R
=arctg
X
L
R
1
=arctg
616,426
32,541
=87,5
o
2
=arctg
297,619
14,397
=87,7
o
Wnioski:
•
Na wykresach wyraźnie widać, że nachylenie prostej
I
U
jest mniejsze dla prądu
zmiennego, czyli mniejsza jest konduktancja. Jest to spowodowane pojawieniem się
zjawiska samoindukcji, które wywołuje reaktancję i zmniejsza wartość prądu płynącego w
obwodzie. W przypadku, gdy przez cewki płynął prąd zmienny, punkty pomiarowe nie
układały się liniowo, co było spowodowane nasycaniem się rdzenia wraz ze wzrostem prądu
przepływającego przez cewki, a co za tym idzie, zwiększenie indukcyjności oraz reaktancji
cewek.
4
2
2
2
2
2
2
)
2
(
)
2
(
∆
−
∂
∂
+
∆
−
∂
∂
R
f
R
Z
R
Z
f
R
Z
Z
π
π
L
R
Z
R
R
R
Z
Z
Z
⋅
−
∆
+
−
∆
2
2
2
2
2
2
=
∆
∂
∂
+
∆
∂
∂
2
2
I
I
R
U
U
R
R
I
I
U
U
⋅
∆
+
∆
2
2
