Загальна інформація
Застосування
Котушки, через які проходить струм, мають магнітне поле. Їх можна використовувати як індуктивний опір у колах змінного струму.
У колі змінного струму котушка, окрім свого опору постійному струму, має опір, який називають індуктивним, адже він виникає через те, що внаслідок періодичного наростання й спадання магнітного поля в котушці виникає напруга самоіндукції, яка за законом Ленца протидіє прикладеній змінній напрузі й тим самим зменшує силу струму.
Індукційна плита
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Учні мають знати, що в котушці в колі постійного струму виникає напруга самоіндукції, коли коло замикають або розривають. Вони також мають знати, який напрямок має напруга самоіндукції.
Принцип
Через самоіндукцію котушки виникає опір змінному струму.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
На підставі досліду учні мають зрозуміти, що котушки можна використовувати як індуктивний опір у колах змінного струму.
Завдання
Продемонструй, що котушка в колі змінного струму, окрім омічного опору своєї дротяної обмотки, має додатковий опір, який можна значною мірою змінювати змінним залізним осердям котушки.
Інша інформація (3/3)
«Додатковий» опір, який має котушка в колі змінного струму, аж ніяк не дорівнює різниці ~ і - , як могли б припустити учні. Адже цей індуктивний опір з ~, повним опором (імпедансом), через співвідношення
пов'язаний.
Опір у колі постійного струму () на відміну від індуктивного опору називають омічним опором. - це індуктивність котушки, яку подають у генрі (). Котушки із залізним осердям, призначені обмежувати струм у технічних пристроях, називають дроселями. Їх застосовують, наприклад, під час роботи люмінесцентних ламп.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- За розімкненого вимикача увімкни блок живлення і подай постійну напругу .
Виконання (1/3)
- Замкни коло та поспостерігай і порівняй яскравість ламп розжарювання і (1).
- Замикай і розмикай коло дедалі швидше. Спостерігай при цьому щоразу за лампами розжарювання (2).
Виконання (2/3)
- Перебудуй дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- Встанови діапазон вимірювання ~.
Виконання (3/3)
- За розімкненого вимикача увімкни блок живлення і подай змінну напругу .
- Замкни коло, виміряй силу струму і занеси значення до таблиці.
- Заміни котушку на вит. другим модулем із прямою лінією. Виміряй силу струму для котушки на вит. із замкненим залізним осердям і запиши собі виміряне значення.
- Перемкни діапазон вимірювання на ~, заміни котушку на вит. котушкою на вит. і знову виміряй силу струму та запиши її.
- Тепер встанови діапазон вимірювання ~, зніми ярмо залізного осердя, виміряй силу струму і запиши її.
- Тепер зніми U-подібне осердя і всунь ярмо в котушку, виміряй силу струму і запиши її.
- Тепер встанови діапазон вимірювання ~, зніми ярмо, виміряй силу струму і запиши її.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Таблиця 1
Можна було спостерігати таке:
(1) Обидві лампи розжарювання світяться однаково яскраво.
(2) Лампа розжарювання спалахує завжди однаково яскраво, а лампа розжарювання спалахує тим слабше, чим більшою стає частота перемикання.
Опрацювання результатів (1/2)
Із 1-го досліду випливає, що опір у вітці з котушкою тим більший, чим вища частота перемикання. Опір у другій вітці від частоти перемикання не залежить.
За виміряними значеннями з 2-го досліду одержують значення опорів, які котушки мають у колі змінного струму (пор. таблицю, стовпець 3). Видно, що значення опору тим більше, чим більша кількість витків. Крім того, він залежить від осердя котушки і найбільший тоді, коли те замкнене.
Надруковані на котушках значення опорів, які вони мають у колі постійного струму, наведено в таблиці, стовпець 4. Порівняння ~з відповідними - показує, що ~ завжди більший за - .
Опрацювання результатів (2/2)
Отже, у колі змінного струму котушка, окрім свого опору постійному струму, має опір, який називають індуктивним. Адже він виникає через те, що внаслідок періодичного наростання й спадання магнітного поля в котушці виникає напруга самоіндукції, яка за законом Ленца протидіє прикладеній змінній напрузі й тим самим зменшує силу струму.
Загалом одержуємо: котушка в колі змінного струму, окрім омічного опору, має індуктивний, який залежить від частоти змінного струму, від кількості витків котушки та від її осердя.
