1. Spadek napięcia na cewce indukcyjnej wynosi: u(t) = ωLI_msin(ωt + φ_i + π/2).

Cewek nr 2 i 3 mają rdzeń ze szczeliną powietrzną, więc ich indukcyjność prawie nie zależy od wartości przenikalności magnetycznej względnej rdzenia, a zatem ich L jest niemal niezależne od wartości prądu płynącego przez te cewki.

Dla cewek nr 2, 3 i 4 wartość L jest w przybliżeniu stała, więc wartość napięcia na cewce zależy liniowo od wartości maksymalnej natężenia prądu. Dla cewki bez szczeliny (nr 1) wartość L jest znacznie większa niż w przypadku pozostałych, zatem napięcie na tej cewce ma większą wartość przy tym samym natężeniu prądu. Napięcie na cewce nr 1 nieliniowo zależy od wartości prądu, gdyż jej indukcyjność L= w²μ₀μ_rS/l , a względna przenikalność magnetyczna rdzenia μ_r nieliniowo zależy od wartości natężenia pola magnetycznego H, a zatem również od wartości natężenia prądu w cewce. Indukcyjność cewki ze szczeliną powietrzną wynosi:

A więc im większa szerokość szczeliny powietrznej tym mniejsza indukcyjność, tym samym mniejsze jest napięcie na cewce przy takiej samej wartości prądu.

Cewka nr 1 (bez szczeliny) ma największa przenikalność czyli największą indukcyjność, cewka nr 2 ma szczelinę większą niż cewka 1 ale mniejszą niż cewka nr 3, więc ma indukcyjność mniejszą niż pierwsza, a większą niż 3.

2. Wykres Z(f) dla cewki nr 4 nie ma widocznego maksimum, ponieważ jej częstotliwość rezonansu własnego jest większa niż użyta w ćwiczeniu.

Rys.1. Schemat zastępczy cewki dla wysokich częstotliwości.

Jak wynika ze schematu zastępczego cewki, przedstawionego na Rys.1, dla wyższych częstotliwości cewka stanowi obwód rezonansu równoległego, więc impedancja tej cewki jest dla pewnej częstotliwości największa. Kształt wykresów przypomina zależność dla filtru środkowo-zaporowego. Dla częstotliwości rezonansu własnego:

, więc po przekształceniu:

Z powyższej zależności wynika, że im większa wartość indukcyjności cewki, tym niższa jest częstotliwość rezonansu własnego tej cewki; jest to zgodne z obserwacjami – wierzchołek zależności Z(f) dla cewki 1 (o największej indukcyjności) występuje przy częstotliwości 11,1 kHz, dla 2. przy f = 26,3 kHz, a dla 3. cewki przy f = 44 kHz.

Cewka o większej indukcyjności ma (dla tej samej częstotliwości) większą impedancję , więc wykres dla cewki nr 1 jest wyżej niż dla cewki nr 2 , itd.

3. Zasilanie badanego obwodu z generatora przebiegu prostokątnego stanowiło odpowiednik cyklicznego włączania i wyłączania zasilania układu, pozwalając obserwować na oscyloskopie przebiegi w stanach nieustalonych.

Przy „włączaniu zasilania” prąd płynący przez obwód opisany jest wzorem:

,

napięcie na zaciskach cewki wynosi:

, gdzie T = L / R.

Natomiast przy „wyłączaniu cewki” :

.

Dla wyższych częstotliwości prąd jest mniejszy, ponieważ impedancja cewki rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości.

Przebieg prądu dla stałej stałej czasowej L / R i f =10kHz wygląda na trójkątny ponieważ początkowa część funkcji opisanej wyżej wymienionymi wzorami jest niemal liniowa.

Przy niższych częstotliwościach przebiegi prądu mają typowy kształt wykresu e^(-x).

Im większa stała czasowa, tym wolniej narasta prąd, co wynika z obu zależności i(t).

Przy przebiegach napięciowych (dla stałej częstotliwości) wraz ze wzrostem wartości stałej czasowej T rośnie czas opadania napięcia na cewce.

Przyczyną skoków napięcia jest to, że siła elektromotoryczna samoindukcji powstrzymuje przyrost prądu przy włączaniu zasilania (więc część napięcia zasilania odkłada się na cewce) i zanik prądu przy odłączaniu zasilania (napięcie na cewce zmienia biegunowość i rośnie jego wartość, żeby podtrzymać przepływ prądu).

Im większa stała czasowa T, tym wolniej spada napięcie na cewce, jak wynika ze wzorów u(t).

Z kolei wzrost częstotliwości włączania-wyłączania powoduje, że napięcie na cewce nie zdąży zmaleć przed rozpoczęciem kolejnego cyklu, przez co widać tylko niewielką część przebiegu opisanego wzorami u(t).

Dla wyższych częstotliwości zmieniano podstawę czasu oscyloskopu, co umożliwiło lepszą obserwację przebiegu.