Залежність сили змінного струму від його частоти та напруги на котушці індуктивності


Обладнання та матеріали:

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

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.
4
- Таким чином, із збільшенням напруги змінного струму на котушці, за постійної його частоти, сила струму у колі збільшується, а при збільшенні частоти для тієї ж напруги - навпаки, зменшується.

Хід досліду:

1
1.  Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.
2
2.  Складемо 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: записуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах котушки.
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 котушки індуктивності сила струму у колі збільшується.
4
6.  На основі отриманих даних будуємо графік залежності сили змінного струму від прикладеної напруги (за умови сталої частоти 100 Гц) у колі з котушкою індуктивності, який має лінійний вигляд:
1
7.  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.
2
8.  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.
3
9.  На основі отриманих даних будуємо графік залежності сили змінного струму від його частоти (за умови сталої напруги 1 В) у колі з котушкою індуктивності, який має виражений нелінійний вигляд:

Висновок:

1
Таким чином, під час виконання досліду ми вивчили залежність сили струму у котушці індуктивності від напруги та частоти змінного струму. Так ми виявили, що за умови сталої частоти струму його сила лінійно зростає із збільшенням напруги, а за умови сталої напруги - сила струму нелінійно зменшується із збільшенням його частоти.