Измерение параметров электромагнитного контура

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

 

 

Кафедра общей и технической физики

 

 

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №11

«Измерение параметров электромагнитного контура»

 

 

 

 

Выполнил: студент группы        /./

(подпись)

 

Принял:         /./

(подпись)

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2014

Цель работы: определение импеданса, сдвига фаз и измерение емкости на разных частотах в резистивно-емкостной цепи.

Краткое теоретическое содержание:

1) Явление, лежащее в основе работы: экспериментальное определение индуктивности и добротности электромагнитного контура.

2) Основные определения:

Колебательная система – физическая система, в которой могут существовать свободные колебания.

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц, например, электронов, ионов.

• Переменный ток – электрический ток, меняющийся по величине и направлению с течением времени.
• Постоянный ток – электрический ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем.

Индуктивность – коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

Электрическая емкость – характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.

Магнитный поток – поток вектора магнитной индукции через конечную поверхность.

Добротность – свойство колебательной системы, показывающее, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.

3) Основные законы, лежащие в основе работы:

Закон электромагнитной индукции:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

5) Схема установки:

 

 

 

 

 

6) Основные расчетные формулы:

Индуктивность катушки:

Эксперим.:  , где:

 индуктивность,

 период колебательного контура,

 емкость конденсатора;

Расчетная:  , где:

 число витков катушки,

 радиус катушки,

 длина катушки;

Добротность контура:

,  где:

 добротность,

 коэффициент затухания;

Коэффициент затухания:

, где:

 логарифмический декремент  затухания,

 амплитуды заряда конденсатора  в моменты времени  ;

Период колебаний

, где

 сопротивление контура,

7) Погрешности прямых измерений:

 

 

 

Формула расчета погрешностей косвенных измерений:

– абсолютная погрешность измерения экспериментальной индуктивности катушки:

– абсолютная погрешность измерения добротности контура:

– абсолютная погрешность кинетической энергии тележек:

 

8) Таблица результатов измерений и вычислений:

№ катушки
Единица измерения	мФ			с	с	мГн	мГн	–	с-1
1	0,47	4	3	0.120	0,121	776	795	0.288	2.40	10.9
2		3	2.8	0.100	0.101	539	538	0.069	0.69	45.5
3		3	2.8	0.080	0.083	345	374	0.069	0.86	45.7
4		4	3.8	0.100	0.095	538	484	0.051	0.51	61.6
5		3	2.8	0.070	0.062	264	202	0.069	0.86	45.6
6		3	2.8	0.040	0.045	86	93	0.069	1.73	45.4
7		3	2.8	0.020	0.016	21	23	0.069	3.45	45.5

 

Приложение 1:

№ катушки		,	,	Номинальная индуктивность, мГн
1	300	41	160	800
2	300	33	160	530
3	300	26	160	330
4	200	41	105	500
5	100	41	53	200
6	150	26	160	90
7	75	26	160	24

Пример вычислений:

 

Расчет погрешностей косвенных измерений:

 

9) Графический материал:

График зависимости индуктивности катушки от количества витков (N=75, 150, 300):

 

 

 

 

 

График зависимости индуктивности катушки от длины (l = 53, 105, 160):

 

График зависимости индуктивности катушки от диаметра (d = 26, 33, 41):

 

 

 

 

График зависимости индуктивности катушки от периода: