Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра Фізики Лабораторна робота № 12 Вивчення електричного щотчика змінного струму Мета роботи – вивчення електричного щотчика змінного току Теоретичні відомості Будова приладів індукційної системи ґрунтується на взаємодії змінних магнітних полів нерухомих електромагнітів та індукційних струмів, що виникають в металевому диску при зміні магнітних полів. Прикладом приладу індукційної системи є електричний лічильник змінного струму. Лічильник складається з двох електромагнітів, диска, який обертається між полюсами електромагнітів, і постійного магніту, завдяки якому виникає гальмівний момент. Котушка одного електромагніту вимикається в коло паралельно, другого – послідовно до споживача. Змінні струми I1 та I2 , протікаючи в котушках створюють змінне магнітне поле, що призводить до виникнення індукційних струмів у диску. Внаслідок взаємодії цих індукційних струмів з магнітним полем диск намагається виштовхуватися з зони дії магнітних полів і таким чином виконує обертовий рух. Розглянемо цей процес на прикладі провідника у вигляді кільця, який охоплює потік магнітної індукції, напрямлений, наприклад, від площини рис1. якщо величина потоку зростає, в провіднику виникає індукційний струм, напрямлений проти руху стрілки годинника. Завдяки взаємодії струму з магнітним потоком на провідник діють сили, що намагаються його стиснути. При цьому не виникає поступальний рух провідника. Диск лічильника одночасно пронизують потоки Φ1 і Ф2 магнітних індукцій В1 і В2 , що виникають при проходженні струмів І1 та І2 у диску наводяться струми І3 та І4 рис2. Струм І3 розташований асиметрично до потоку Ф2, І4 - асиметрично до потоку Ф1 .завдяки взаємодії струму І3 з потоком Ф2 і струму І4 з потоком Ф1 виникає результуюча, відмінна від нуля сила, що надає диску прискорення, диск починає обертатися. Магнітний потік, створений котушкою, яка ввімкнена паралельно, пропорційний до напруги Ф1=К1U, тому що І1~U. Потік створений котушкою, яка ввімкнена послідовно, пропорційна до сили струму Ф2=К2І, де І=І2. Ці магнітні потоки зсунуті між собою за фазою – це пояснюється тим, що існує зсув за фазою між струмом І та напругою U. Обертовий момент Моб=КобФ1Ф2= КобК1К2ІU, Моб=КР, Де К=КобК1К2 – коефіцієнт пропорційності, Р - потужність, що споживається в колі змінного струму. Диск обертається між полюсами постійного магніту, внаслідок чого виникають струми фуко. В результаті взаємодії цих струмів з полем магніту виникає гальмівний момент Мгальм , пропорційний числу обертів диска n за одиницю часу: Mгальм=К3n, Де К3 – коефіцієнт пропорційності. Регулюючи положення постійного магніту, можна досягнути рівності Мгальм=Моб, завдяки чому рух дика стає рівномірним. Лічильний механізм, з‘єднаний з віссю диска, підраховує кількість повних обертів N за час t: Де W – енергія, що споживається в електричному колі. На кожному лічильнику вказана його постійна С, величина. ЇЇ визначається кількістю енергії, при проходження якої через лічильник диск виконує оди оберт. Тоді W=CN. За допомогою амперметра, вольтметра і секундоміра можна визначити І, U та t, а значить, визначити споживну енергію при активному навантаженні в електричному колі: W'=IUt. C1= W'/ N1=IUt/N1 (1) C1 відповідає кількості електричної енергії, при походженні якої диск виконує один оберт. Відносну похибку знаходимо згідно з рівнянням δС=С1-С/С (2) Хід роботи Скласти схему за рис.3. увімкнути в електричне коло одну лампу. Виміряти час t, протягом якого лічильник виконає N1=10-15 повних обертів; зняти покази амперметра і вольтметра; обчислити значення C1 за формулою (1). Повторити вимірювання і обчислити при різних навантаженнях, вмикаючи в коло дві, три, чотири лампи; результати записати в таблицю. № І, А U, В N1 t, C C1, Дж/Об C1, Дж/Об δC, %  1         2         3         4          Визначити постійну лічильника: С=3,6*106/N, Дж/об, де N – число обертів диска лічильника, що відповідає значенню електроенергії в 1 кВт*год /N вказано на шкалі лічильника/. обчислити відносну похибку за формулою (2), а також за класом точності приладів.