close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Ухтинский государственный технический университет

код для вставкиСкачать
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ухтинский государственный технический университет»
(УГТУ)
10
Определение зависимости
магнитной проницаемости древесины
от частоты переменного тока
Методические указания
Ухта, УГТУ, 2014
УДК 674.017 (075.8)
ББК 37.11 я7
С 61
Северова, Н. А.
С 61
Определение зависимости магнитной проницаемости древесины от
частоты переменного тока [Текст] : метод. указания / Н. А. Северова. –
Ухта : УГТУ, 2014. – 7 с., ил.
Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы
по физике древесины для студентов II курса направления 250400.62 – Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств.
Содержание указаний соответствует рабочей программе по дисциплине «Физика древесины».
УДК 674.017 (075.8)
ББК 37.11 я7
Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой физики 16.12.2013,
пр. №10.
Рецензент: М. В. Коломинова, доцент кафедры технологии и машин лесозаготовок Ухтинского государственного технического университета,
к.т.н.
Редактор: Н. С. Пономарев, доцент кафедры физики Ухтинского государственного технического университета, к.ф.-м.н.
Корректор: К. В. Коптяева.
Технический редактор: Л. П. Коровкина.
В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.
План 2014 г., позиция 123.
Подписано в печать 28.02.2014. Компьютерный набор.
Объём 7 с. Тираж 50 экз. Заказ №282.
© Ухтинский государственный технический университет, 2014
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.
Типография УГТУ.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, д. 13.
Определение зависимости магнитной проницаемости древесины
от частоты переменного тока
Цель работы:
Научиться определять активное и индуктивное сопротивление катушки.
Исследовать зависимость магнитной проницаемости древесины от частоты переменного тока.
Материалы и оборудование:
Источник переменного и постоянного тока, мультиметры, катушка с переменным сердечником, соединительные провода, набор образцов из древесины.
Краткая теория
ЭДС индукции, возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения внешнего магнитного потока, пронизывающего контур (закон Фарадея):
εi = −
dФ
.
dt
(1)
Знак «-» показывает, что возникающая ЭДС индукции препятствует изменению магнитного потока.
Электрический ток, текущий в любом контуре, создаёт пронизывающий
этот же контур магнитный поток. При изменениях тока будет меняться и магнитный поток, созданный током, т. е. в контуре будет индуцироваться ЭДС.
Это явление называется самоиндукцией, а ЭДС самоиндукции определяется по
формуле:
εS = − L
di
,
dt
(2)
где L – индуктивность контура. За единицу индуктивности в СИ принимается
индуктивность такого проводника, у которого при силе тока в нём в 1 А возникает полный поток, равный 1 Вб. Эту единицу называют генри (Гн).
Индуктивность катушки, L, может быть определена из выражения для её
полного сопротивления, Z, (3):
Z = R 2 + ω2 L2 .
(3)
Тогда
Z 2 − R2
L=
=
ω
3
Z 2 − R2
,
2πν
(4)
где
ν – частота колебаний тока в цепи;
R – активное сопротивление катушки;
ω = 2πν – круговая частота переменного тока.
Таким образом, для определения индуктивности катушки, L, по формуле
(4) надо измерить её активное и полное сопротивление.
Часть 1. Измерение активного сопротивления катушки
методом вольтметра-амперметра
1. Переключатели на источнике, мультиметрах и на панели установки, где
находится катушка, поставьте в положение «–». Съёмные провода подключите
к катушке.
2. Пределы измерения на мультиметрах поставьте наибольшими (200) и
при выполнении работы при необходимости уменьшайте их (20,2).
Рисунок 1– Схема установки (часть 1)
3. Ручкой потенциометра на источнике повышайте напряжение на клеммах прибора до максимального показания одного из приборов (вольтметра (V)
или миллиамперметра (mA).
4. Производите измерение напряжения и силы тока и показания приборов
занесите в таблицу 1.
5. Вычислите активное сопротивление, R, на основании закона Ома:
R=
U
.
I
(5)
6. Погрешность измерения тока (∆I) и напряжения (∆U) примите равной
двум единицам младшего разряда (по цифровым приборам).
4
7. Относительную погрешность измерения сопротивления вычислите по
формуле:
∆R
 ∆U   ∆I 
= 
 +  .
R
 U   I 
2
U
∆U
I
∆I
2
R
(6)
∆R
R
Таблица 1
∆R
Часть 2. Измерение полного сопротивления катушки
1. Переключатели на приборе и на панели переключите в положение «~».
2. Поставьте на приборе заданную преподавателем начальную частоту
переменного тока.
Рисунок 2 – Схема установки (часть 2)
3. Снимите катушку с сердечника (внутри катушки будет воздух, значит,
µ = 1).
4. Запишите показания вольтметра и миллиамперметра при максимальном показании одного из приборов в таблицу 2.
5. Поместите катушку на металлический сердечник (µ > 1). Показания
приборов занесите в таблицу 2.
6. По результатам измерений произведите вычисление полного сопротивления катушки без сердечника и с сердечником по формуле (7):
Z=
5
U
.
I
(7)
7. Вычислите индуктивность катушки с сердечником и без сердечника по
формуле (3). Сопротивление, R, взять из таблицы 1.
8. Погрешности ∆U, ∆I, ∆Z определяются по аналогии с первым заданием:
∆Ζ
 ∆U   ∆I 
= 
 +  .
Ζ
 U   I 
2
U
∆U
I
∆I
Z
2
∆Z
µ=1
µ>1
Z
(8)
∆Z
ν
Таблица 2
L
Часть 3. Определение зависимости индуктивности катушки
с деревянным сердечником от частоты переменного тока
1. Поместите катушку на деревянный сердечник.
2. Установите частоту колебаний 1 кГц.
3. Запишите показания вольтметра и миллиамперметра при максимальном показании одного из приборов в таблицу 3.
4. По результатам измерений произведите вычисление полного сопротивления катушки с деревянным сердечником (7).
5. Вычислите индуктивность катушки с сердечником по формуле (3). Сопротивление, R, взять из таблицы 1.
6. Поменяйте частоту в соответствии с указаниями преподавателя (рекомендовано: 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц, 1 МГц) и проведите измерения.
7. Вычислите индуктивность для всех пройденных частот.
8. Вычислите магнитную проницаемость дерева через отношение индуктивности при µ ≠ 1 к индуктивности при µ = 1.
9. Постройте график зависимости индуктивности от частоты тока, L(ν), и магнитной проницаемости, µ(ν), используя по оси частот логарифмический масштаб.
Примечание. Частотам 1 кГц = 1000 Гц, 10 кГц, 100 кГц, 1 МГц соответствуют значения десятичного логарифма lg1000 = 3, lg10000 = 4, lg100000 = 5 и т. д.
Таблица 3
∆Z
U
I
Z
L
µ
ν
∆U
∆I
∆Z
Z
1
2
3
4
6
Контрольные вопросы
1. В чём состоит явление самоиндукции?
2. От чего зависит индуктивность проводника?
3. Единицы измерения В, Ф, С, L.
4. Почему активное сопротивление катушки определяется на постоянном
токе?
5. Чему равно индуктивное сопротивление, Х L , для постоянного тока?
6. Что называется эффективным значением переменного тока и напряжения?
7. Как влияет сердечник на величину полного сопротивления катушки?
8. Как изменяется индуктивность катушки при введении в неё сердечника?
9. Как зависит индуктивность катушки от частоты тока?
Библиографический список
1. Уголев, Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение / Б. Н. Уголев. –
М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.
2. Коломинова, М. В. Курс лекций по физике древесины : метод. указания
для студентов II курса направления 250400.62 «Технология лесозаготовительных и
деревообрабатывающих производств» / М. В. Коломинова, Н. А. Северова. – Ухта :
УГТУ, 2012. – 72 с.
3. Коломинова, М. В. Физические свойства древесины: метод. указания
для студентов специальности 250401 «Лесоинженерное дело» / М. В. Коломинова. – Ухта : УГТУ, 2010. – 52 с.
4. Волынский, В. Н. Взаимосвязь и изменчивость физико-механических
свойств древесины / В. Н. Волынский. – Архангельск : АГТУ, 2000. – 196 с.
5. Трофимова, Т. И. Курс физики : учеб. / Т. И. Трофимова. – М., 2000. –
§149, 152.
7
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа