cewka& kondenstaror


Damian Szczepański

TD GR. L5

I. Cel ćwiczenia:

1.Celem ćwiczenia jest wyznaczenie indukcyjności cewki i pojemności kondensatora w obwodzie prądu zmiennego.

II. Wstęp teoretyczny:

Prąd zmienny to taki prąd elektryczny, którego wartość natężenia jest funkcją czasu. Wartość średnia (natężenia, napięcia, itd.) prądu okresowego to wartość takiego prądu stałego, który w czasie jednego okresu przenosi taki sam ładunek jak dany prąd okresowy. Wartość skuteczna jest taką wartością prądu stałego, która w ciągu czasu równego okresowi prądu przemiennego spowoduje ten sam efekt cieplny, co dany sygnał prądu przemiennego (zmiennego). Wartość maksymalna przebiegu (zwana również wartością szczytową) jest zdefiniowana jako najwyższa wartość chwilowa amplitudy dowolnego przebiegu czasowego.

Dla prądu stałego cewka jest elementem rezystancyjnym o wartości zależnej od rezystancji przewodnika, z którego jest wykonana. Dla prądu o pewnej pulsacji różnej od zera, wykazuje inną wartość oporu, nazywaną reaktancją. Reaktancja jest tym większa im większa indukcyjność i pulsacja prądu.

czyli napięcie na cewce zależy od jej indukcyjności oraz od zmiany w czasie płynącego przez nią prądu. Dlatego mówi się, że napięcie na cewce wyprzedza o 90 stopni prąd w cewce.

Kondensator to element elektryczny (elektroniczny) zbudowany z dwóch przewodników rozdzielonych dielektrykiem. oprowadzenie napięcia do okładzin kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego.

Jeżeli kondensator jako całość nie jest naelektryzowany, to ładunek zgromadzony na jego okładkach jest jednakowy, ale przeciwnego znaku. Kondensator charakteryzuje pojemność określająca zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku. Pojemność wyrażana jest w faradach. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego w praktyce spotyka się kondensatory o pojemnościach piko-, nano-, mikro- i milifaradów. Wielkość, wiążąca prąd i napięcie na kondensatorze nazywa się reaktancją, która jest tym mniejsza, im większa jest pojemność kondensatora i częstotliwość prądu. Kondensator charakteryzuje się tym, że (dla sygnałów sinusoidalnych) napięcie jest opóźnione w fazie względem prądu o kąt 90 stopni (inaczej: prąd wyprzedza napięcie o kąt 90 stopni). Z tego względu impedancja kondensatora jest wartością urojoną i opisana jest wzorem:

0x01 graphic
,

gdzie:ω to częstość, f to częstotliwość w hercach.

III. Układ pomiarowy:

0x01 graphic

W układzie pomiarowym jak na rysunku dokonujemy pomiaru napięcia i natężenia prądu odrębnie dla cewki i kondensatora zmieniając napięcie wejściowe. Pomiarów dokonujemy w obwodzie prądu stałego dla cewki i obwodzie prądu zmiennego dla cewki i kondensatora.

IV. Obliczenia, wzory, niepewności pomiarowe:

Niepewność paralaksy wynikający z nieprawidłowego odczytu. Przy skali milimetrowej przyjmujemy ze błąd wynosi 0x01 graphic
działki.

Niepewność wynikający z niedokładności miernika wyraża się wzorem: 0x01 graphic

Maksymalna niepewność systematyczna jest sumą niedokładności odczytu i błędu pomiaru miernika.

Dla woltomierza odpowiednio:

Niepewność pomiaru miernika prądu stałego:

0x01 graphic

Błąd paralaksy:

0x01 graphic

Całkowity niepewność systematyczny:

0x01 graphic

Niepewność dla miernika prądu przemiennego:

0x01 graphic

Błąd paralaksy:

0x01 graphic

Całkowity niepewność systematyczna:

0x01 graphic

Dla amperomierza:

Niepewność pomiaru miernika prądu stałego:

0x01 graphic

Błąd paralaksy:

0x01 graphic

Całkowita niepewność systematyczna:

0x01 graphic

Niepewność pomiaru miernika prądu przemiennego:

0x01 graphic

Błąd paralaksy:

0x01 graphic

Całkowity niepewność systematyczna:

0x01 graphic

Obliczanie rezystancji cewki w obwodzie prądu stałego dla napięcia 3V:

0x01 graphic

Obliczenie niepewności pomiarowej metodą różniczki zupełnej:

0x01 graphic

Serie kolejnych obliczeń ilustruje tabelka:

UR[V]

IR[A]

R[Ώ]

±0x01 graphic
R

1

0,06

16

7,64

2

0,12

16

3,82

3

0,19

15

2,32

7,5

0,45

16

1,02

10

0,6

16

0,76

11

0,65

16

0,71

12

0,7

17

0,67

Średnia wartość rezystancji cewki wynosi: 16,65Ώ.

Obliczenie impedancji i indukcyjności cewki w obwodzie prądu przemiennego dla napięcia 30V:

0x01 graphic

Obliczanie niepewności pomiarowej:

0x01 graphic

Obliczanie indukcyjności cewki:

0x01 graphic

Obliczanie niepewności pomiarowej:

0x01 graphic

0x01 graphic

Serie kolejnych obliczeń ilustruje tabelka:

UL[V]

IL[A]

Z[Ώ]

0x01 graphic
Z

L[H]

0x01 graphic
L

20

0,44

45

4,13

0,13

0,028

30

0,5

60

4

0,18

0,027

40

0,75

53

2,55

0,16

0,017

50

0,85

58

2,33

0,18

0,016

60

1,02

58

1,94

0,18

0,013

70

1,2

58

1,64

0,18

0,011

80

1,38

57

1,43

0,18

0,010

Obliczanie reaktancji oraz pojemności kondensatora w obwodzie prądu przemiennego dla napięcia 50V.

Obliczanie reaktancji kondensatora:

0x01 graphic

Obliczanie niepewności pomiarowej:

0x01 graphic

Obliczanie pojemności kondensatora:

0x01 graphic
0x01 graphic

Obliczanie niepewności pomiarowej:

0x01 graphic

Serie dalszych obliczeń ilustruje tabelka:

UC[V]

IC[A]

XC[Ώ]

0x01 graphic
XC[Ώ]

C[uF]

0x01 graphic
C[uF]

20

0,2

100

12,5

32

4

30

0,3

100

8,33

32

2,7

40

0,42

95

5,81

33

2

50

0,5

100

5

32

1,6

60

0,6

100

4,16

32

1,3

70

0,7

100

3,57

32

1,1

80

0,8

100

3,12

32

1

100

1

100

2,5

32

0,8

V. Wykresy:

0x01 graphic

VI. Wnioski:

Pomiaru napięcia na cewce dokonaliśmy najpierw w obwodzie prądu stałego. Wynikiem naszych pomiarów było ustalenie, że opór bierny cewki wynosi około 16Ώ±2Ώ. Następnie w obwodzie prądu zmiennego dokonując pomiarów ustaliliśmy, że indukcyjność cewki wynosi około 0,18H±0,01H. Przy ustalaniu pojemności kondensatora dokonaliśmy serii pomiarów w obwodzie prądu przemiennego. Wynikiem naszych obliczeń było ustalenie pojemności kondensatora na około 0x01 graphic
±1,60x01 graphic
.Wynik ten jest zgodny ze wcześniejszymi oczekiwaniami. Taka metoda pomiaru zwana metodą techniczną jest niestety obarczona dość duża niepewnością pomiarową i dlatego nie jest raczej stosowana w praktyce.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
cewka& kondenstaror dwa
cewka i kondensator
cewka i kondensator
cewka a kondensator
KONDENSATORY
MIK Kondensacja
Cw 07 E 01 Badanie właściwości elektrycznych kondensatora pł
AMP E 323
pojemność kondensatora
BOIE Cewka pdf id 91559 Nieznany
HF 91110 80 Amp Inverter Arc Welder
praca, potencjał, kondensatory by Greg wersja dla
Sprawko kondensator
ćw' Wyznaczanie pojemności kondensatora i indukcyjności?wki
Niezbedne Kondensatory
bateria kondensatorów dwg Model (1)
33. Kondensatory, Fizyka - Lekcje
ćw 1 elektrody węglowe w kondensatorze elektrochemicznym
Oznaczenia i wzory dotyczące kondenstatorów stałych

więcej podobnych podstron