Послідовне і паралельне з’єднання котушок індуктивності



Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії
З’єднувальні провідники
Мультиметри
(2шт.)
Котушка індуктивності
(10 мГн, 2 шт.)
Джерело струму

Переконуємося, що:

1
- Котушка індуктивності має доволі значний індуктивний опір змінному струму, який зумовлений явищем самоіндукції.
2
- Закон Ома для змінного струму і для кола з індуктивним опором має вигляд: I = U/Z, де I - сила струму, U - напруга на контактах котушки та Z - імпеданс. Імпеданс реальної котушки складається із індуктивного та активного опору.
3
- Індуктивний опір котушки залежить від її індуктивності та частоти струму: XL = ωL = 2πVL, де ω - циклічна частота, L - індуктивність, V - частота струму. А активний опір (R) - ні. Повний імпеданс котушки можна знайти з формули:
1
- Таким чином, із збільшенням напруги змінного струму на котушці, за постійної його частоти, сила струму у колі збільшується, а при збільшенні частоти для тієї самої напруги - навпаки, зменшується.
2
- При послідовному з’єднанні двох котушок індуктивності їхні імпеданси додаються: Z = Z1 + Z2, де Z - загальний імпеданс кола.
3
- При паралельному з’єднанні двох котушок індуктивності загальний опір кола розраховується з наступної формули:
1
однак, для рівних індуктивностей, він дорівнює половині імпедансу однієї котушки.

Хід досліду:

1
1.  Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.
2
2. Складаємо електричне коло за схемою:
1
3. Знімаємо один з провідників з клеми джерела живлення, тим самим тимчасово розриваємо коло. Увімкнемо блок живлення та встановимо на ньому змінний струм з вихідною напругою 0,5 В та частотою 100 Гц. Також увімкнемо мультиметри та переведемо їх у режим вимірювання змінного струму.
2
4. Замкнемо коло та звертаємо увагу на виміри мультиметрів: записЗамкнемо коло та звертаємо увагу на виміри мультиметрів: записуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах послідовно з’єднаних котушок.уємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах послідовно з’єднаних котушок.
3
5. Поступово збільшуєм напругу на джерелі живлення до 3 В не змінюючи частоту змінного струму. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів. Також звертаємо увагу, що із збільшенням напруги на контактах котушок індуктивності сила струму у колі збільшується. Порівнюємо отримані значення з результатами досліду з однією котушкою.
4
6. Зменшимо на джерелі живлення вихідну напругу до 1 В. Фіксуємо значення сили струму у колі за цієї напруги та за частоти змінного струму 100 Гц.
5
7. Поступово збільшуємо частоту струму зі 100 до 1000 Гц, звертаємо увагу на покази мультиметрів. Також звертаємо увагу, що із збільшенням частоти струму, за сталих значень напруги, сила струму у колі суттєво зменшується. Також порівнюємо отримані значення з результатами досліду з однією котушкою.
6
8. Складаємо нове електричне коло за схемою:
1
9. Встановлюємо на блоці живлення змінний струм з вихідною напругою 0,5 В та частотою 100 Гц. Замкнемо коло. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів: фіксуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах паралельно з’єднаних котушок.
2
10. Поступово збільшуєм напругу на джерелі живлення до 3 В не змінюючи частоту змінного струму. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів. Також звертаємо увагу, що із збільшенням напруги на контактах котушок індуктивності сила струму у колі суттєво збільшується. Порівнюємо отримані значення з результатами досліду з однією котушкою та з даними отриманими для послідовно з’єднаних котушок.
3
11. Зменшимо на джерелі живлення вихідну напругу до 1 В. Фіксуємо значення сили струму у колі за цієї напруги та за частоти змінного струму 100 Гц.
4
12. Поступово збільшуємо частоту струму зі 100 до 1000 Гц, звертаємо увагу на покази мультиметрів. Також звертаємо увагу, що із збільшенням частоти струму, за сталих значень напруги, сила струму у колі зменшується. Також порівнюємо отримані дані з іншими дослідами.
5
13. Використовуючи виміри для кола з послідовно та паралельно з’єднаними котушками індуктивності, а також за вимірами для однієї котушки індуктивності, будуємо графіки залежності сили струму у колі від напруги змінного струму (за сталої частоти 100 Гц):
1
14. Використовуючи виміри для кола з послідовно та паралельно з’єднаними котушками індуктивності, а також вимірами для однієї котушки індуктивності, будуємо графіки залежності сили струму у колі від частоти змінного струму (за сталої напруги 1 В):

Висновок:

1
Таким чином, під час виконання досліду ми вивчили залежність сили струму у послідовно та паралельно з’єднаних котушках індуктивності від напруги та частоти змінного струму. Порівнявши отримані результати з даними для однієї котушки ми переконалися, що при послідовному з’єднанні котушок загальний імпеданс кола дорівнює сумі імпедансів котушок, а при паралельному - половині імпедансу однієї котушки.