Politechnika Częstochowska

Instytut Fizyki

Ćwiczenie nr 3

Wyznaczenie współczynnika indukcji własnej L cewki oraz pojemności kondensatora C

Tadeusz Mariański

Rafał Młyńczak

Rok II

Grupa V

Powstawanie i własności siły elektromotorycznej indukcji własnej w obwodzie prądu przemiennego z indukcyjnością

Jeśli przez cewkę o stałej indukcyjności L popłynie prąd przemienny, strumień magnetyczny wytworzony przez zmieniający się prąd też jest zmienny w czasie. Strumień ten kojarzy się z całym uzwojeniem cewki, zatem w cewce zachodzi zjawisko indukcji własnej czyli indukowania się siły elektromotorycznej samoindukcji:

e_l = (-

)/ (
t) = L(
l)/(
t)

L- współczynnik samoindukcji

L = (
)/ϖ [H]

(
l)/(
t) - szybkość zmian natężenia prądu

Indukcyjność własna cewki to stosunek strumienia skojarzonego z cewką Ψ do prądu I płynącego przez cewkę:

L =
/l [1H] (Henr)

Indukcyjność własną cewki można traktować jako własność określającą zdolność do stworzenia strumienia magnetycznego skojarzonego.

Reakcja indukcyjna (opór bierny indukcyjny) wyraża się wzorem:

Lϖ = X_i

X_i = 2 Π f L [Ω]

Impedancja obwodu prądu przemiennego wyraża się wzorem:

Z =
[Ω]

Impedancja to suma geometryczna oporów: zwykłego oraz samoindukcyjnego

Kondensator w obwodzie prądu stałego

Kondensator to element zbudowany z dwóch okładzin (elektrod) i z dielektryka oddzielającego te okładziny. Kiedy przyłączymy kondensator do obwodu prądu stałego następuje krótkotrwałe przenoszenie ładunków w połączonych częściach przewodzących. Na jednej okładzinie gromadzą się ładunki dodatnie, a na drugiej ujemne. Krótkotrwały prąd płynie dopóki różnica potencjałów okładzin kondensatora nie będzie równa sile elektromotorycznej. Kondensator dla obwodu prądu stałego po czasie naładowania stanowi przerwę a wtedy prąd nie płynie.

Opór bierny pojemnościowy:

X_C = 1/ωC [Ω]

Zawada obwodu prądu przemiennego zawierającego kondensator

Mierniki prądu stałego i przemiennego możemy podzielić na:

• mierniki elektromagnetyczne, w których moment napędowy jest wytwarzany w wyniku wzajemnego odpychania lub przyciągania rdzeni wykonanych z miękkiego materiału ferromagnetycznego. Rdzenie te są magnesowane prądem wytwarzanym przez przetwarzany prąd elektryczny. Działanie powstałe w ten sposób elektromagnesu nie zależy od kierunku prądu, przetworniki elektromagnetyczne można stosować do prądu stałego i przemiennego

• mierniki magnetoelektryczne, w których odchylenie organu ruchowego jest wywołane działaniem pola magnetycznego magnesu trwałego na cewkę, przez którą płynie prąd,

• mierniki elektrodynamiczne i ferromagnetyczne, mają 2 niezależne obwody elektryczne i mogą być zasilane dwoma różnymi prądami. W przetworniku elektromagnetycznym linie pola magnetycznego zamykają się w powietrzu, w przetworniku ferromagnetycznym linie pola zamykają się przez małą szczelinę powietrzną i rdzeń z blach ferromagnetycznych. Przetwornik daje jednakowe odchylenie wskazówki pod wpływem prądów stałych i sinusoidalnych. Przetworniki ferrodynamiczne za względu na nieliniową charakterystykę rdzenia na ogół nie mają tej zalety

• mierniki cyfrowe

Łączenie kondensatorów:

Kondensatory można łączyć równolegle i szeregowo

Przy połączeniu szeregowym napięcie jest równe sumie napięć na kondensatorach. Ładunek elektryczny jest taki sam. Odwrotność pojemności zastępczej to suma odwrotności pojemności na poszczególnych kondensatorach.

1/C = (1/C₁) + (1/C₂)

Przy połączeniu równoległym napięcie na kondensatorach jest takie same, a ładunek jest równy sumie ładunków na kondensatorach równoległych. Pojemność zastępcza jest to suma pojemności poszczególnych elementów kondensatorów:

C = C₁ + C₂

Rodzaje pomiaru współczynnika samoindukcji L i pojemności C:

• metoda porównawcza

• metoda rezonansowa

• metoda techniczna

• metoda za pomocą wzorca wielkości mierzonej

• metoda zerowa (mostki)

---