Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра фізики
Електрична лабораторія
Лабораторна робота №15
Перевірка закону Ома для змінного струму при наявності ємності в колі.
Львів 2005
Лабораторна робота №15
Мета роботи
Перевірити закон Ома для кола змінного струму.
Теоретичні відомості
Коливання – дуже поширений вид руху. Найпростішим є коливання, в якому зв'язок основного змінного параметра з часом синусоїдальним. Таке коливання називається гармонічним.
Періодичні, або майже періодичні зміни заряду, сили струму і напруги називаються електричними коливаннями.
Найпростіша система, в якій можуть відбуватися вільні електричні коливання, складається з конденсатора і котушки, з’єднаних послідовно. Така система називається коливальним контуром.
Вільні електричні коливання в контурі швидко загасають, тому їх практично не використовують.
Відповідно до закону електромагнітної індукції у замкнутому контурі виникає ЕРС індукції:
Величину ε0 називається максимальним, або амплітудним значенням ЕРС. Таким чином ЕРС індукована в контурі, що рівномірно обертається, змінюється за законом синуса, а графік залежності цієї ЕРС від часу обертання є синусоїдою.
Розглянемо ділянку електричного кола, в якому протікає електричний змінний струм. Нехай коло складається тільки з резистора опором R, до кінців якого прикладено напругу:
за законом Ома:
де I0- амплітудне значення струму.
З аналізу формул видно, що напруга і струм змінюються в однакових фазах, тобто зсув фаз між струмом і напругою дорівнює нулю. Напруга і струм одночасно досягають максимальних і мінімальних значень.
де називається повним опором даного кола змінного струму.
Формула називається законом Ома для кола змінного струму, що містить резистор і конденсатор: амплітуда сили змінного струму прямо пропорційна амплітуді вхідної напруги кола і пропорційна повному опору цього кола.
Закон Ома для ділянки кола АВ Рис 1. запишеться таким чином:
де U' – спад напруги на ділянці кола змінного струму;
R1 – активний опір;
ω=2πƒ – колова частота;
С – ємність конденсатора.
Рис 1.
На основі закону Ома для ділянки кола, що складається з активного опору:
для ділянки кола, що складається з ємності:
знайдемо, що
де UR1 і Uc – спад напруги відповідно на активному опорі і на обкладинках конденсатора.
із формули Rc знайдемо:
Порядок виконання роботи
Скласти електричне коло відповідно до схеми рис 1.;
Замкнути коло 1 встановити з допомогою реостата силу струму в колі, яка вказана на робочому місці;
За допомогою вольтметра виміряти :
а) спад напруги UR1 на опорі R;
б) спад напруги Uс на клемах конденсатора;
в) спад напруги U на ділянці АВ, яка складається із послідовного з’єднання активного опору і конденсатора;
Результати вимірювань записати в таблиці 1.
Виміряти частоту зміного струму, використовуючи герцметр;
Обчислити U' за отриманими результатами вимірювань UR і Uс . Порівняти обчислене значення U' з виміряним. Результати записати в таблицю 1.;
Обчислити ємність конденсатора С за отриманими результатами вимірювань ƒ і Uс . Порівняти обчислене значення ємності з даним в роботі. Результати записати в таблицю 2.;
Змінюючи реостатом опір ділянки кола АВ, виконати з аналогічних вимірювань при різних значеннях сили струму і перевірити для кожного вимірювання виконання співвідношення U' і С.
Визначити абсолютні похибки при вимірюванні величин.
Таблиця результатів
Таблиця 1
№п/п
U'вим.(В)
UR1(В)
U (В)
U' (В)
∆ U' (В)
1
2
3
Таблиця 2
№п/п
I (A)
ƒ (Гц)
Собр(Ф)
Сдан (Ф)
∆С (Ф)
1
2
3