Temat ćwiczenia:

Wyznaczanie indukcyjności cewki metodą zawady

Wydział: Elektryczny

Kierunek: Elektrotechnika

Grupa 2, Sekcja 9

I. Część teoretyczna:

Indukcyjność cewki:

Indukcyjność jest podstawowym parametrem elektrycznym opisującym cewkę. Jednostką indukcyjności jest 1 henr [H]. Prąd płynący w obwodzie wytwarza skojarzony z nim strumień magnetyczny. Indukcyjność definiujemy jako stosunek tego strumienia i prądu który go wytworzył:

$$L = k\frac{\phi}{i}$$

Współczynnik k zależy od geometrii układu, a więc między innymi od kształtu cewki, liczby zwojów, grubości użytego drutu. Indukcyjność cewki zależy również od własności magnetycznych rdzenia.

Stała cewki:

Dla prądu stałego odpowiednikiem indukcyjności jest stała cewki:

$$C = \frac{H}{I}$$

gdzie:

H – natężenie pola magnetycznego,

I – natężenie prądu.

II. Schemat układu:

Dla prądu przemiennego:

Dla prądu stałego:

Z – zasilacz prądu stałego

G – generator napięcia sinusoidalnego

V – woltomierz prądu zmiennego/stałego

mA – amperomierz prądu zmiennego/stałego

RL - zwojnica

III. Wykaz użytych przyrządów:

1. Generator napięcia sinusoidalnego

2. Zasilacz prądu stałego

3. Woltomierz

4. Amperomierz

IV. Skrócony opis przebiegu ćwiczenia:

Dla prądu zmiennego:

Ustawiamy zakres woltomierza na 10V, a amperomierza na 100mA w trybie prądu zmiennego. Przy stałej częstotliwości zmieniamy napięcie na generatorze co 1V odczytując przy każdym kroku wartość z amperomierza.

Dla prądu stałego:

Ustawiamy zakres woltomierza na 2,5V, a amperomierza na 100mA w trybie prądu stałego. Zmieniamy napięcie na zasilaczu co 0,25V odczytując przy każdym kroku wartość z amperomierza.

V. Obliczenie wyników i ich niepewność:

Dla prądu zmiennego:

U [V]	I [mA]
0,00	0,00
1,00	6,00
2,00	13,00
3,00	22,00
4,00	30,00
5,00	38,00
6,00	45,00
7,00	53,00
8,00	61,00
9,00	68,00

	Klasa	Liczba działek	Zakres
Amperomierz	2,5	50,0	100mA
Woltomierz	2,5	100,0	10V

Dla prądu stałego:

U [V]	I [mA]
0,00	0,00
0,25	12,00
0,50	22,00
0,75	32,00
1,00	42,00
1,25	50,00
1,50	60,00
1,75	69,00
2,00	78,00
2,25	87,00
2,50	97,00

	Klasa	Liczba działek	Zakres
Amperomierz	2,5	50,0	100mA
Woltomierz	1,0	100,0	2,5V

Obliczanie oporu obwodu dla prądu zmiennego (Z)/stałego (R):

R [Ω]	Z [Ω]
20,83	166,67
22,73	153,85
23,44	136,36
23,81	133,33
25,00	131,58
25,00	133,33
25,36	132,08
25,64	131,15
25,86	132,35
25,77

Wartość średnia R= 24,34 [Ω]

Wartość średnia Z=138,97 [Ω]

Indukcyjność:

$$L = \frac{\sqrt{{138,97}^{2} - {24,34}^{2}}}{2*3,14*720} = 0,03026\ \left\lbrack H \right\rbrack = 30,26\ \lbrack mH\rbrack$$

Błędy bezwzględne:

ΔZ = Z_m – Z = 2,41 [Ω]

ΔR= R_m – R = -1,15 [Ω]

L=30,26 ± 1,30 mH

VI. Wykresy

Dla prądu przemiennego:

Dla prądu stałego:

VII. Wnioski:

Wyznaczenie współczynnika samoindukcji cewki metodą Zawady wprowadza co najwyżej 4,30% błędu.

VIII. Karta pomiarowa: