Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost



Podobné dokumenty
Autor: Mgr. Lucia Klimková Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Název: Měření napětí a proudu

Název: Polovodiče zkoumání závislosti odporu termistoru a fotorezistoru na vnějších podmínkách

Název: Měření nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru v RC obvodu, určení časové konstanty a její závislosti na odporu

Název: Měření magnetického pole solenoidu

Název: Studium tření a jeho vliv na běžné aktivity

Název: Tranzistorový zesilovač praktické zapojení, měření zesílení

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Název: Základní pokusy na elektromagnetickou indukci

Název: Měření osvětlení luxmetrem, porovnání s hygienickými normami

Název: Studium kmitů hudebních nástrojů, barva zvuku

Název: Ověření kalorimetrické rovnice, tepelná výměna

GENERÁTOR STŘÍDAVÉHO PROUDU, TROJFÁZOVÁ SOUSTAVA

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Laboratorní úloha č. 1 Základní elektrická měření

Název: Odraz a lom světla

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Název: Konstrukce vektoru rychlosti

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

Voltův článek, ampérmetr, voltmetr, ohmmetr

Fyzikální praktikum z elektřiny a magnetismu tvorba výukového materiálu

Název: Studium magnetického pole

Název: Měření ohniskové vzdálenosti tenkých čoček různými metodami

Název: Měření příkonu spotřebičů, výpočet účinnosti, hledání energetických úspor v domácnosti

Název: Měření rychlosti zvuku různými metodami

Název: Měření síly a její vývoj při běžných činnostech

Laboratorní úloha č. 2 - Vnitřní odpor zdroje

4. Magnetické pole Fyzikální podstata magnetismu. je silové pole, které vzniká v důsledku pohybu elektrických nábojů

Název: Studium kmitů na pružině

Laboratorní práce č. 1: Regulace proudu a napětí

elektrický potenciál, permitivita prostředí, dielektrikum, elektrické napětí, paralelní a sériové zapojení Obrázek 1: Deskový kondenzátor

Název: Čočková rovnice

výkon střídavého proudu, kompenzace jalového výkonu

3.4 Ověření Thomsonova vztahu sériový obvod RLC

Laboratorní práce č. 4: Určení elektrického odporu

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

9. MĚŘENÍ SÍLY TENZOMETRICKÝM MŮSTKEM

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů logického obvodu, část 3-6-3

Ele 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu

6. Střídavý proud Sinusových průběh

Fyzikální praktikum...

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, VYUŽITÍ ELEKTROLÝZY V PRAXI

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P04 MECHANICKÉ KMITÁNÍ

Rezonanční řízení krokového motoru polomost

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

Laboratorní práce č. 3: Měření indukčnosti cívky pomocí střídavého proudu

sf_2014.notebook March 31,

Synchronní detektor, nazývaný též fázově řízený usměrňovač, je určen k měření elektrolytické střední hodnoty periodického signálu podle vztahu.

1 Přesnost měření efektivní hodnoty různými typy přístrojů

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. P = 1 T

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

Elektrotechnická měření - 2. ročník

Jan Perný využíváme při orientaci pomocí kompasu. Drobná odchylka mezi severním

Praktikum II Elektřina a magnetismus

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Úloha I.E... nabitá brambora

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

Datum tvorby

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

Rezonanční elektromotor

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

R w I ź G w ==> E. Přij.

Pracovní list - Laboratorní práce č. 7 Jméno: Třída: Skupina:

Teoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO

Měření kapacity Opakování kapacita C (farad F) kapacita deskového kondenzátoru

Ohmův zákon, elektrický odpor, rezistory

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Laboratorní práce č. 2: Ověření činnosti transformátoru

Název: Téma: Autor: Číslo: Říjen Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Laboratorní práce č. 1: Určení voltampérových charakteristik spotřebičů

Obrázek 1: Schema čtyřbodového zapojení (převzato z [1]) 2. Změřte odpor šesti drátů Wheatstoneovým a Thomsonovým můstkem Metra - MTW.

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

NETYPICKÉ VYUŽITÍ INDUKČNÍHO VAŘIČE

1. ÚVOD 2. PROPUSTNÝ MĚNIČ 2009/

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Teorie elektromagnetického pole Laboratorní úlohy

OBVOD S INDUKČNOSTÍ A KAPACITOU

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

STUDIUM FOTOEFEKTU A STANOVENÍ PLANCKOVY KONSTANTY. 1) Na základě měření vnějšího fotoefektu stanovte velikost Planckovy konstanty h.

Opravné prostředky na výstupu měniče kmitočtu (LU) - Vyšetřování vlivu filtru na výstupu z měniče kmitočtu

Fyzika Pracovní list č. 2 Téma: Měření elektrického proudu a napětí Mgr. Libor Lepík Student a konkurenceschopnost

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS kontrolní otázky a odpovědi

RNDr. Božena Rytířová. Základy měření (laboratorní práce)

MĚŘENÍ INDUKČNOSTI A KAPACITY

Netradiční měřicí přístroje 4

OBSAH. Elektronika Elektrotechnika Technologická praktika Technická matematika Základy elektrotechniky...

5. ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ

Martin Lipinský A Fyzikální Praktikum Měření proudu a napětí v obvodech elektrického proudu

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

4 Blikání světelných zdrojů způsobené kolísáním napětí

C 1 6,8ηF 630V C 2 neuvedeno neuvedeno C 3 0,22μF 250V C 4 4μF 60V. Náhradní schéma zapojení kondenzátoru:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Vyzařování černého tělesa, termoelektrický jev, závislost odporu na teplotě.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky optoelektronických součástek

Pracovní list - Laboratorní práce č. 6 Jméno: Třída: Skupina:

Transkript:

Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost Autor: Mgr. Lucia Klimková Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět (mezipředmětové vztahy) : Fyzika (Matematika) Tematický celek: Elektřina a magnetismus Ročník: 5. (3. ročník vyššího gymnázia) Popis - stručná anotace: Žák sestrojí obvod, pomocí kterého změří vlastní indukčnost cívky. Proměří vlastní indukčnost u různých cívek a zhodnotí rozdíly. Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.

Pomůcky Výukové materiály zdroj střídavého napětí (3V - 12V), potenciometr, vodiče, cívky (1200Z, 600Z, 300Z), železné jádro, datalogger, modul ampérmetr, modul voltmetr, multimetr (na přímé měření odporu a indukčnosti) Teorie Prochází-li cívkou proměnný proud (může jít i o okamžik sepnutí proudu), mění se magnetický indukční tok Φ kolem cívky. V cívce se indukuje elektromotorické napětí a to vyvolá v cívce tzv. indukovaný proud. Indukovaný proud působí proti změně, která ho vyvolala. Velikost indukovaného elektromotorického napětí (a tím i indukovaného proudu) záleží na rychlosti změny, která ho vyvolala. Cívka klade tedy zdánlivý odpor vůči tomu, aby jí začal protékat jiný proud, než byl původní stav. U emn = Δ Φ Δ t = L Δ I Δ t (1) Cívku charakterizuje (vlastní) indukčnost. Indukčnost cívky označujeme L [ T.m 2.A -1 = H]. Pro indukčnost válcové cívky o N závitech, délky l, průřezu S a permeabilitě prostředí μ plyne vztah L=μ N 2 S, (2) l kde permeabilita vakua je konstanta μ 0 =4 π 10 7 T m A 1. Tato teoretická indukčnost cívky platí pro dlouhý solenoid dostatečně daleko od okrajů. Výslednou vlastní indukčnost cívky můžeme odvodit ze vztahu: U L I = Z = R L 2 +(ω L) 2 (3). Pro vlastní indukčnost tedy platí: L= 1 2π f ( U 2 L 2 I ) R L (4). Úkol Proměřte vlastní indukčnost u různých cívek přímou metodou (přístrojem). Zapojením do obvodu určete vlastní indukčnost cívky. Postup práce 1. Určete přímou metodou (multimetrem) ohmický odpor cívky s 1200 závity bez jádra. 2. Zapojte tuto cívku s 1200 závity do obvodu dle obr. 1. 3. Zapojení obvodu si nechte zkontrolovat vyučujícím. 4. Měňte potenciometrem napětí zdroje a zaznamenávejte hodnoty proudu v obvodu a napětí na cívce. 5. Dopočítejte vlastní indukčnost cívky dle vztahu (4). 6. Určete přímou metodou (multimetrem) indukčnost cívky 1200 Z bez jádra a porovnejte s vypočítanou hodnotou. Doplňkový úkol: Měření opakujte s tou samou cívkou s jádrem a s cívkou s jiným počtem závitů.

obr. 1 Výsledky: Ohmický odpor cívky s 1200 závity bez jádra: R L = 13,2 Ω Frekvence zdroje: f = 50 Hz Naměřené hodnoty proudu a napětí v obvodu s cívkou s 1200 závity bez jádra a vypočítané hodnoty vlastní indukčnosti cívky: U [V] I [A] L[mH] 4,1 V 0,21 A 46 6,3 V 0,29 A 55 9,4 V 0,45 A 52 Vlastní indukčnost cívky vypočítaná z naměřených hodnot: L= 51±3 mh Vlastní indukčnost cívky změřena multimetrem: L= 50±1 mh Závěr: Vlastní indukčnost cívky s 1200 závity bez jádra změřená přímou metodou a vlastní indukčnost cívky s 1200 závity bez jádra vypočítaná pomocí měření nepřímou metodou se shodují v rámci chyby měření. Literatura [1] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker Fyzika, Vysoké učení technické v Brně Nakladatelství PROMETHEUS Praha, 2000 [2] HOFMANN, J., URBANOVÁ M. ; vydavatelstvi.vscht.cz: Fyzika I. [online]. 7.11.2014. Dostupný z WWW: <http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_ekniha-001/pages-img/001.html>.

Pracovní list pro žáka Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost Laboratorní práce č. Vypracoval: Třída, školní rok: Spolupracoval: Pomůcky zdroj střídavého napětí (3V - 12V), potenciometr, vodiče, cívky (1200Z, 600Z, 300Z), železné jádro, datalogger, modul ampérmetr, modul voltmetr, multimetr (na přímé měření odporu a indukčnosti) Teorie Prochází-li cívkou proměnný proud (může jít i o okamžik sepnutí proudu), mění se magnetický indukční tok Φ kolem cívky. V cívce se indukuje elektromotorické napětí a to vyvolá v cívce tzv. indukovaný proud. Indukovaný proud působí proti změně, která ho vyvolala. Velikost indukovaného elektromotorického napětí (a tím i indukovaného proudu) záleží na rychlosti změny, která ho vyvolala. Cívka klade tedy zdánlivý odpor vůči tomu, aby jí začal protékat jiný proud, než byl původní stav. U emn = t = L I t (1) Cívku charakterizuje (vlastní) indukčnost. Indukčnost cívky označujeme L [ T.m 2.A -1 = H]. Pro indukčnost válcové cívky o N závitech, délky l, průřezu S a permeabilitě prostředí μ plyne vztah L= N 2 S, (2) l kde permeabilita vakua je konstanta μ 0 =4 10 7 T m A 1. Tato teoretická indukčnost cívky platí pro dlouhý solenoid dostatečně daleko od okrajů. Výslednou vlastní indukčnost cívky můžeme odvodit ze vztahu: U L I = Z = R L 2 L 2 (3). Pro vlastní indukčnost tedy platí: L= 1 2 f U 2 L 2 I R (4). L Úkol Proměřte vlastní indukčnost u různých cívek přímou metodou (přístrojem). Zapojením do obvodu a výpočtem dle vztahu L= 1 2 f U 2 L I R určete vlastní L2 indukčnost cívky. Postup práce 1. Určete přímou metodou (multimetrem) ohmický odpor cívky s 1200 závity bez jádra. 2. Zapojte tuto cívku s 1200 závity do obvodu dle obr. 1. 3. Zapojení obvodu si nechte zkontrolovat vyučujícím.

4. Měňte potenciometrem napětí zdroje a zaznamenávejte hodnoty proudu v obvodu a napětí na cívce. 5. Dopočítejte vlastní indukčnost cívky dle vztahu (4). 6. Určete přímou metodou (multimetrem) indukčnost cívky 1200 Z bez jádra a porovnejte s vypočítanou hodnotou. Doplňkový úkol: Měření opakujte s tou samou cívkou s jádrem a s cívkou s jiným počtem závitů. Výsledky: obr. 1 Ohmický odpor cívky s 1200 závity bez jádra: R L =...Ω Frekvence zdroje: f =...Hz Naměřené hodnoty proudu a napětí v obvodu s cívkou s... závity bez jádra a vypočítané hodnoty vlastní indukčnosti cívky: U [V] I [A] L[mH]

Vlastní indukčnost cívky vypočítaná z naměřených hodnot: L=...±... mh Vlastní indukčnost cívky změřena multimetrem: L=...±... mh Závěr: