Тема: дослідне вивчення нелінійного електричного кола

Р обоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття: 90 хв.

Мета роботи: ознайомитись з вольт-амперними характеристиками нелінійних

резисторів і перевірити на досліді графічний метод розрахунку

електричних кіл з нелінійними резисторами.

Прилади та обладнання.

Назва приладів та обладнання	Тип	Кількість	Технічні характеристики
Вольтметр
Амперметр
Лампа розжарювання

Теоретичні відомості

Якщо електричний опір елемента електричного кола залежить від величини струму, що проходить через нього, такий елемент називають нелінійним, і електричне коло з цим елементом також буде нелінійним.

Рис.8.1. Вольт-амперні характеристики резисторів.

 

1. – ВАХ лінійного резистора.

2, 3 – ВАХ нелінійних резисторів.

 

Якщо зі зростанням струму опір нелінійного елемента зростає його ВАХ буде випуклою до осі струмів (ВАХ – 2).

Якщо зі зростанням струму опір нелінійного елемента зменшується, ВАХ такого елемента буде випуклою до осі напруг (ВАХ – 3).

 

Рис. 8.2. Електрична схема для дослідження нелінійних елементів з’єднаних послідовно.

VD (D – 3) – напівпровідниковий діод;

R – реостат на 30 Ом; 5А;

V – вольтметр на 150 В;

А – амперметр на 0,25 – 0,5 – 1 А.

АХ; ВУ – лампові реостати з лампами 5 шт Х 25 Вт: 220 В.

Рис. 8.3. Електрична схема для дослідження нелінійних елементів з’єднаних паралельно.

Порядок виконання роботи.

1. Ознайомитися з типами вимірювальних приладів та порядком їх вмикання в електричне коло.

2. Зібрати електричну схему зображену на рис. 7.1. і пред’явити її для перевірки викладачу чи лаборанту.

3. Закоротити провідником один із лампових реостатів, а інший повністю ввімкнути, змінюючи напругу від 15 до 85 В через кожні 10 В, виміряти величину струму в отриманому колі. Результати вимірювань записати в таблицю 7.1.

Опір одного лампового реостата при tº₁= 20ºC дорівнює Rt₁=37Ом.

 

Таблиця 7.1.

№	Виміряти	Розрахувати
U (B)	I (A)	Rt2 (Ом)	Р Вт	tº2C

 

4. Зняти провідник, що закорочував реостат. Ввімкнути повністю обидва лампових реостати і повторити попередній дослід. Результати вимірювань записати в таблицю 7.2.

 

Таблиця 7.2.

№	Виміряти	Розрахувати
U(B)	I (A)	U1(B)	U2(B)	R (Ом)	R1 (ОМ)	R2 (ОМ	P1 (Вт)	P2 (Вт)	P (Вт)

 

5. Зібрати схему, зображену на рис. 7.2. і пред’явити її для перевірки викладачу чи лаборанту.

6. Зняти вольт-амперну характеристику паралельного з’єднання нелінійних опорів.

 

Результати записати в таблицю 7.3.

 

Таблиця 7.3.

№ досліду	Виміряти	Розрахувати
U(B)	I (A)	І1(А)	І2(А)	R (Ом)	R1 (ОМ)	R2 (ОМ	P1 (Вт)	P2 (Вт)	P (Вт)

 

7. За даними пункту 6 побудувати вольт-амперну характеристику електричного кола. Розрахувати графічним методом струм в електричному колі, при напрузі 75 В, якщо послідовно з ламповими реостатами ввімкнути лінійний опір R₀₁=100 Ом.

8. Ввімкнути в схему (рис. 7.3.) лінійний опір R₀₁=100 Ом послідовно з ламповими реостатами. Встановити загальну напругу 75 В і впевнитися, що величина струму в колі відповідає розрахунковому значенню.

 

Обробка результатів ДОСЛІДІВ

1. За даними п.3 попереднього розділу побудувати ВАХ лампового реостата. Виконати необхідні розрахунки і побудувати залежність опору лампового реостата від величини струму.

2. Розрахувати графічним методом ВАХ послідовного з’єднання лампових реостатів. Побудувати цю характеристику і на цей же графік нанести ВАХ отриману за результатами досліду.

3. Розрахувати графічним методом та побудувати ВАХ паралельного з’єднання лампових реостатів. На це же графік нанести криву, отриману за результатами дослідів.

4. Записати в звіт розрахунки та побудови виконані в п.7 попереднього розділу.

5. Зробити висновки по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Мета лабораторної роботи?

2. Які резистори вважають лінійними та нелінійними?

3. наведіть приклади нелінійних резисторів?

4. Накресліть схему для одержання вольт-амперної характеристики резистора.

5. Дайте визначення лінійного резистора.

6. Дайте визначення нелінійного резистора.

7. Накресліть схему заміщення резисторів з випуклою вольт-амперною характеристикою нелінійного резистора.

8. Накресліть схему заміщення резисторів з ввігнутою вольт-амперною характеристикою нелінійного резистора.

 

Лабораторна робота № 9

Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПОВІТРЯНОГО ЗАЗОРУ НА

МАГНІТНИЙ ОПІР КОЛА.

Р обоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття: 90 хв.

Мета роботи: перевірити вплив повітряного зазору на магнітний опір кола.

Прилади та обладнання.

Назва приладів та обладнання	Тип	Кількість	Технічні характеристики
ЛАТР
Вольтметр
Амперметр
Трансформатор зі з’ємним ярмом

Теоретичні відомості

На практиці найчастіше доводиться мати справу з магнітними потоками, що їх створюють обмотки, по яких проходить електричний струм. Оскіпьки силова лінія магнітного поля замкнена, магнітний потік, який є сукупністю таких ліній, теж замкнений. Подібно до того, як електричний струм проходить по замкненому електричному колу, магнітний потік циркулює по замкненому магнітному колу.

Магнітне коло може складатись з однорідного матеріалу чирізнорідних магнітопровідних матеріалів. На мал.1 зображено магнітне коло різнорідних магнітопровідних матеріалів. Тут на шляху магнітного потоку Ф, створюваного котушкою що має w витків, по якійпроходить струм І, зустрічається повітряний зазор δ. Однак наявність останнього не означає, що коло розімкнене, бо повітря теж є магнітопровідним матеріалом, хоч і значно гіршим, ніж сталь.

Дослідом встановлено, що значення магнітного потоку пропорційне струму І та числу витків w.

Магнітний потік при проходженні по колу зазнає певного опору, який називається магнітним опором R_м. Його значення залежить не тільки від довжини 1, а й від магнітних властивостей його матеріалу μ_а.

R_м = l / μ_а S (1)

Опір складного магнітного кола дорівнює сумі його окремих

ділянок. Магнітний потік обернено пропорційний магнітному опору, тому

Ф = І w / R_м (2)

При проходженні змінного струму по котушці, навколо виникає змінний

 

магнітний потік і в котушці виникає е.р.с. самоіндукції

е _L = - w (dФ/dt),

діюче значення якого визначається за формулою

Е = 4, 44 f Ф w,

де f = 50 Гц - промислова частота змінного струму.

 

Якщо на первинну обмотку трансформатора подавати напругу

U₁= соnst, на вторинній обмотці встановиться напруга U₂ значення якої визначається за формулою

U₂ = Е₂ = 4, 44 f Ф w ₂,

де Е₂ - е.р.с. вторинної обмотки,

f - промислова частота 50 Гц,

Ф - магнітний потік, що проходять по магнітопроводу,

w₂ - кількість витків вторинної обмотки

 

Магнітний потік з даної формули дорівнює Ф = U₂ / 4,44 f w₂

Змінюючи повітряний зазор в магніто проводі змінюється магнітний

опір, який впливає на величину магнітного потоку, а від нього залежить напруга вторинної обмотки. Для того, щоб знайти залежність магнітного опору від величини повітряного зазору, необхідно спочатку знайти магнітний потік за формулою, а потім підставити його у формулу R_м = І w /Ф.

 

Порядок виконання роботи:

1. Зібрати схему на мал. 9.1.

 

 

Мал.. 9.1

2. Після перевірки викладачем схеми подати на первинну обмотку понижуючого трансформатора напругу 250 В. Виміряти вторинну напругу U₂ та струм І₂ на споживачі R.

3. Змінюючи (та вимірюючи лінійкою) величину повітряного зазору у магнітопроводі зняти покази вимірювальних приладів. Виконати 5 дослідів. Обчислити необхідні величини. Дані вимірювань та розрахунків занести до таблиці 9.

 

Таблиця 9.1.

№	U1 (В)	U2 (В)	І2 (А)	δ	Ф(Вб)	RМ (А/Вб)

 

Кількість витків вторинної обмотки w = 120.

Обробка результатІВ

1. За даними вимірювань визначити величини магнітних потоків та магнітних опорів.

2. За даними таблиці побудувати графік залежності магнітного
опору від величини повітряного зазору R_М = f (б).

3. За одержаним графіком зробити висновок стосовно залежності магнітного опору

від величини повітряного зазору.

 

Контрольні запитання:

1.Що називається магнітним полем?

2. Що називається магнітним потоком, його одиниці вимірювання?

3. Від яких величин залежить магнітний опір?

4. Що відбувається у магнітопроводі із збільшенням повітряного зазору?

Лабораторна робота № 10