По закону Ома для каждого измерения вычислите , и найдите его среднее значение . Воспользовавшись формулой (4) вычислите емкость конденсатора.

Сравните вычисленную емкость с заводским значением емкости, применяемого конденсатора.

Сделайте вывод о правомерности применяемого закона Ома для цепи переменного тока, содержащей емкость.



Рис. 3
Задание 3. Исследование электрической цепи, содержащей катушку индуктивности и конденсатор.

1. 
   Соберите цепь так, чтобы она содержала катушку индуктивности и конденсатор С=10 мкФ (рис. 3).
   
2. 
   Подключив панель к источнику тока, установите с помощью регулятора напряжение 10 В, измерьте силу тока. Повторите измерения последовательно увеличивая напряжение на 5 В. Результаты занесите в таблицу 3.
   
3. 
   Для каждого измерения вычислите по формуле закона Ома полное сопротивление Z и внесите в таблицу. Найдите его среднее значение
   

Таблица 3

№ п/п	, B	, А	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

---

3. 
   Вычислите теоретическое значение полного сопротивления для данного случая, используя формулу (5) и значения , и , полученные в предыдущих измерениях.
   

3. 
   Сделайте вывод о возможности применения закона Ома для испытываемой цепи.
   

Рис. 4
Задание 4. Исследование электрической цепи, содержащей активное сопротивление, катушку индуктивности и конденсатор.

1. 
   Соберите цепь, включающую в себя последовательно включенные катушку индуктивности , емкость С и резистор с сопротивлением R=300 Ом (рис. 4).
   
2. 
   Подключив панель к источнику тока, установите с помощью регулятора напряжение 10 В, измерьте силу тока. Повторите измерения последовательно увеличивая напряжение на 5 В. Результаты занесите в таблицу 4.
   
3. 
   Для каждого измерения вычислите полное сопротивление цепи Z и найдите его среднее значение .
   

Таблица 4

№ п/п	, B	, А	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

---

4. 
   По известным Rи , а также и , вычислите теоретическое значение полного сопротивления и сравните его с средним значением , полученным из опыта. Сделайте вывод.
   

Контрольные вопросы

1. 
   Всегда ли можно утверждать, что омическое и активное сопротивления равны друг другу?
   

ОТВЕТ: Сопротивление резистора (реостата, проводника, любого технического элемента) постоянному току называется омическим сопротивлением. Сопротивление резистора переменному току называется активным сопротивлением.

Активное сопротивление технического резистора больше его омического сопротивления. Дело в том, что переменный ток создает переменное магнитное поле, а это магнитное поле создает внутри проводника дополнительное неоднородное переменное электрическое поле. В результате нарушается равномерное распределение тока в проводнике, а всякое отклонение от равномерного распределения тока в проводнике приводит к увеличению его электрического сопротивления. Чем выше частота переменного тока, тем значительнее активное сопротивление превышает омическое сопротивление проводника. На промышленной частоте 50 Гц различием между активным и омическим сопротивлением обычно можно пренебречь, на радиочастотах это различие становится значительным.

2. 
   Какова циклическая частота городской электросети?
   

ОТВЕТ: Переменный электрический ток характеризуется также частотой. Номинальное стандартное значение частоты в России равно 50 Гц (Герц).

3. 
   Почему для постоянного тока катушки имеют меньшее сопротивление, чем для переменного?
   

ОТВЕТ: Потому что, катушка переменному току оказывает кроме активного, еще и реактивное сопротивление, которое, чем больше частота тока, тем больше сопротивление. А у постоянного тока частота равна нулю, вот и реактивное сопротивление постоянному току будет равно нулю. Сопротивление будет только активным.

---

Реактивное сопротивление — это сопротивление элемента схемы, вызванное изменением тока или напряжения из-за индуктивности или ёмкости этого элемента.

4. 
   Как изменится индуктивное сопротивление катушки, если возрастет частота тока?
   

ОТВЕТ: Индуктивное сопротивление катушки определяется по формуле: X_L =2πfL, где X_L-индуктивное сопротивление, f-частота переменного тока, L-индуктивность.

Таким образом, индуктивность находится в прямой зависимости от частоты.

5. 
   Как изменится емкостное сопротивление конденсатора при увеличении частоты тока?
   

ОТВЕТ: С увеличением частоты тока ёмкостное сопротивление уменьшается:

6. 
   Зависит ли емкостное сопротивление конденсатора от его емкости? Как?
   

ОТВЕТ: Величина емкостного сопротивления тем меньше, чем больше емкость и чем выше частота переменного тока. И наоборот, сопротивление конденсатора переменному току увеличивается с уменьшением его емкости и понижением частоты.

7. 
   Как физически объяснить, что индуктивное сопротивление растет при возрастании частоты, а емкостное - падает?
   

ОТВЕТ: Если с точки физики, то чем больше частота, тем больше энергии участвует на перезарядке обкладок конденсатора, раз энергии идет больше, это эквивалентно уменьшению его реактивного сопротивления. Реактивное сопротивление означает, что энергия перезаряда не расходуется, а периодически возвращается в источник, т. е с той же частотой. В индуктивности, наоборот, чем больше частота, тем меньше требуется энергии на перезарядку, т. е реактивное сопротивление растет с частотой.



Реактивное сопротивление — это сопротивление элемента схемы, вызванное изменением тока или напряжения из-за индуктивности или ёмкости этого элемента.

8. 
   Как выражается общая емкость при последовательном и параллельном соединениях конденсаторов?
   

ОТВЕТ: При последовательном соединении конденсаторов общая емкость находится по формуле:

---

т.е. при последовательном соединении конденсаторов суммируются величины, обратные емкостям.

При параллельном соединении конденсаторов общая емкость находится по формуле: ????общ=????1+????2+⋯+????????

т.е. при параллельном соединении конденсаторов полная емкость батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

9. 
   В каких единицах должны быть выражены индуктивность и емкость, чтобы полное сопротивление было выражено в Омах?
   

Чтобы полное сопротивление Z было выражено в Омах, индуктивность L должна быть в Гн (Генри), а емкость C в Ф (Фарадеях)



Активное сопротивление R_L и так измеряется в омах, значит необходимо, чтобы скобка (X_L – X_C) была в омах

, [ * ] = = = = Ом (2 безразмерно, = с^-1)

, [ ] = = = = Ом

Следовательно скобка тоже выражается в омах.

10. 
    Вывести формулу для расчета индуктивности по данным табл. 1.
    

Закон Ома для такой цепи записывается так:

, Z = I/U Если же электрическая цепь имеет активную и индуктивную составляющие сопротивления, например, катушка, то полное сопротивление такой цепи и индуктивное сопротивление переменному току вычисляется по формуле:

---

Смотрите также файлы

• Архитектура компьютера 19551965 Транзисторы (второе поколение).docx

• Реферат по литературе на тему "жизнь, творчество, личность в. В. Маяковского".docx

• Правила Нормы постановки ударения акцентологические произношения орфоэпические употребления слов лексические.docx

• Тема моего проекта эволюция микропроцессоров. Их применение в современных устройствах.docx

• городагерои Российском Федерации.docx