Лабораторная работа: «Определение индуктивности катушки в цепи переменного тока»

Тема занятия:  Лабораторная работа: «Определение индуктивности  катушки в цепи переменного тока» Вид занятия ­  смешанный. Тип занятия комбинированный. Учебные цели занятия:  определение индуктивности  катушки в цепи переменного  тока» Задачи занятия:  Образовательная: изучить явление электромагнитной  индукции Развивающие. Развивать умение наблюдать, формировать представление о процессе  научного познания. Воспитательная. Развивать познавательный интерес к предмету, вырабатывать умение  слушать и быть услышанным. Планируемые образовательные результаты: способствовать усилению практической направленности   в   обучении   физики,   формировании   умений   применять   полученные знания в различных ситуациях. Личностные:  способствовать эмоциональному восприятию физических объектов,  умению  слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать  инициативу  и  активность  при решении физических задач, формировать умение  работать в группах. Метапредметные:  развивать умение понимать и использовать средства наглядности  (чертежи, модели, схемы). Развитие понимания сущности алгоритмических  предписаний и умений действовать в соответствии с предлагаемым алгоритмом. Предметные:  овладеть физическим языком, умением распознавать соединения  параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме,  собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы. Ход занятия: 1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2­5 мин. Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит  учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель  создает условия для мотивации учебной деятельности. Освоение нового материала: Теория:  Один из способов определения индуктивности катушки основан на том, что проволочная   катушка,   включённая   в   цепь   переменного   тока,   кроме   активного сопротивления  R, определяемого материалом, размерами и температурой проволоки, создаёт дополнительное сопротивление  XL, обусловленное явлением самоиндукции, и называемое   индуктивным   сопротивлением.   Значение   этого   индуктивного сопротивления пропорционально индуктивности L и частоте колебаний , т.е.                                                       (1)      X L  L2 При   этом   полное   сопротивление   катушки  Z  переменному   току   определяется   по формуле: (2) Z  R  2 X 2 L  Из этих двух уравнений можно найти индуктивность:                                                         (3) L  1  2 Z  2 R 2 Следовательно, чтобы определить индуктивность катушки, необходимо знать частоту переменного   тока,   полное   и   активное   сопротивление.   Активное   сопротивление определяют  омметром. Полное  сопротивление  находят,  пользуясь  законом  Ома  для цепи переменного тока:     (4). Частота  , в данной лабораторной работе, равна Z U I частоте сети переменного тока, т.е. 50 Гц. Приборы и принадлежности:  катушка дроссельная (КД), регулируемый источник электропитания,   лабораторный   автотрансформатор   (ЛАТР)   и   понижающий трансформатор, ампервольтметр, амперметр переменного тока, вольтметр переменного тока, ключ замыкания тока, комплект проводов соединительных. Порядок проведения работы: 1.      Определить   с   помощью   ампервольтметра   активное   сопротивление  R дроссельной катушки.   1.1.Определить цену деления амперметра  1.2. Определить цену деления вольтметра. 2.    Собрать электрическую цепь по схеме, приведённой на рисунке 2.1.                                                                                Рисунок  2.1.   2.1.  Замкнуть электрическую цепь. 2.2. С помощью ЛАТРа установить значение напряжения на катушке дроссельной КД, равное 10 В и с помощью амперметра определить силу тока I в  2.3.  Установить   значение   напряжения   на   катушке   20В,   30В,   40В,   50В   и определить соответствующие им токи. 2.4. По формуле (4) для каждого измерения рассчитать значения Z.  3.   Сделайте вывод о зависимости полного сопротивления цепи от напряжения. 3.1.  Вычислить среднее значение Z по формуле:  Z 1  Z 2   Z 4  Z 5 Z ср  Z 3 5 3.2.  Сопоставить измеренное значение  R  и вычисленное значение  Zср. Если  Zср  много больше,   чем  R,   то   значением  R  можно   пренебречь,   и   значение   индуктивности  L рассчитывается по формуле:  . L  Z 2 3.3.  Сравнить L, вычисленную в лабораторной работе, с номинальным значением Lн, нанесённой на катушке ДК. 3.4.  Определить погрешность измерения   LL  L н н  %100 4.    Результат измерений и вычислений занести в таблицу 4.1. Таблица 4.1. U, В 10 Zср, Ом 20 30 40 50 . L,Гн ,% I, A Z, Ом 5.   Сделать вывод о проделанной работе. 6.   Ответить на контрольные вопросы. Контрольные вопросы: 1.    Почему   для   постоянного   тока   катушки   имеют   меньшее   сопротивление,   а   для переменного – большее? 2.  железного сердечника? 3.  Почему при размыкании цепи с индуктивностью в месте разрыва возникает дуга? 4.    Как   изменится   индуктивное   сопротивление   катушки,   если   увеличится   частота переменного тока?   Почему   индуктивное   сопротивление   катушки   возрастает   при   внесении   в   неё Допуск к работе  1 вариант. Вопросы Варианты ответов  № 1 Работа трансформатора основана  на явлении …   2 Обмотка     трансформатора, к переменного подключают   которую   источнику напряжения, называется … Обмотку   низшего   напряжения трансформатора   делают   из   … сечения а) вращающегося магнитного поля; б) взаимоиндукции; в) взаимодействия токов в обмотках; г) возникновения вихревых токов. а) первичной; б) вторичной; в) нагрузкой; г) потребителем.   а) медного провода большого; б) медного провода малого; в) алюминиевого провода большого; г) алюминиевого провода малого. а) железных стержней; б) алюминиевых листов; в) листов электротехнической стали; г) стержней электротехнической стали. а) U1 > U2; б) E1 = E2; в) U1 < U2 г) U1 > E1 а) низком; б) высоком. 3 4 5 6 Сердечник   собирают из … трансформатора Трансформатор   понижающим, если … будет Передавать электроэнергию целесообразно при напряжении … 7  8  9 10 Понижающий трансформатор  повысить напряжение сети …   трансформатора Расширитель полностью заполнить минеральным   трансформаторным маслом … Трансформаторы нашли широкое применение …   Действующее   значение   ЭДС   Е первичной обмотки определяется по формуле … а) может; б) не может. а) можно; б) нельзя. а) в линиях электропередачи; б) в технике связи; в) в автоматике и измерительной технике; г) во всех перечисленных областях. а) Е2=4,44fw2Фm; б) Е1=4,44fw1Фm; в) Е1=4,44fw2Фm; Допуск к работе  2 вариант. №№ 1 Вопрос Трансформатором  называется  электротехническое  устройство, служащее для  преобразования … 2 3 4 5 6 7 Обмотка трансформатора,  которую подключают к  приёмнику переменного  тока, называется:  Обмотку высшего  напряжения  трансформатора делают из  … сечения. Сердечник трансформатора  собирают, из листов  электротехнической стали,  изолированных друг от  друга для того, чтобы… Основные части  трансформатора … Потреблять электроэнергию целесообразно при  напряжении … Повышающий  трансформатор понизить  напряжение сети … Варианты ответов а) постоянного тока одного напряжения в  постоянный ток другого напряжения; б) переменного тока одного напряжения в  переменный ток другого напряжения той же  частоты; в) постоянного тока в переменный ток. а) первичной; б) вторичной; в) нагрузкой; г) потребителем.    а) медного провода большого;  б) медного провода малого;  в) алюминиевого провода большого;  г) алюминиевого провода малого.  а) увеличить потери электрической энергии;  б) уменьшить потери на вихревые токи;  в) повысить потери на вихревые токи;  г) понизить электрическую энергию. а) обмотки, магнитопровод; б) преобразователь напряжения, обмотки; в) электромагнит, катушки; расширитель; г) обмотки, электроприёмник. а) высоком; б) низком. а) может; б) не может; 8 9 Ближе к стержню  магнитопровода  трансформатора   располагается  обмотка …  напряжения Магнитопровод трёхфазного трансформатора имеет  стержней … 10 Трансформатор будет  повышающим, если… а) высшего; б) низшего. а) один; б) два; в) три; г) четыре. а) U1 > U2; б) E1 = E2; в) U1 < U2 г) U1 > E1 Домашнее задание:  Электромагнитные волны.  Понятие о радиосвязи.