Порядок виконання роботи

Опис схеми установки

Принципова схема установки (рис.4) має три електричні кола: коло розжарення катода, анодне коло та коло соленоїда.

Коло розжарення складається з реостата , амперметра , катода та джерела напруги 6,3В. Анодне коло складається з потенціометра , вольтметра , міліамперметра , анода , катода та джерела постійної напруги. Соленоїд С, амперметр , реостат та джерело постійного струму складають коло соленоїда.

1. Зібрати електричну схему згідно з рис.4.

2. Повзунки реостатів та встановити на максимальний опір.

3. Включити напругу струму розжарення. Після 1 — 2 хвилин прогріву катода реостатом встановити вказану викладачем силу струму в колі розжарення.

4. Включити анодну напругу і потенціометром встановити таке її значення, при якому анодний струм стане максимальним.

5. Включити струм у колі соленоїда. Змінюючи реостатом струм соленоїда через 0,1 А і підтримуючи при цьому анодну напругу постійною, зняти покази міліамперметра до мінімального анодного струму.

6. Побудувати графік залежності . За графіком знайти , вибрати для цього точку на ділянці найбільш крутого спаду кривої (див. рис. 4).

7. За формулою (7) обчислити , а потім за формулою (6) знайти питомий заряд електрона. Оцінити похибки вимірювань.

3.09. ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ ТА ЄМНОСТІ НА ОСНОВІ ЗАКОНУ ОМА ДЛЯ ЗМІННОГО СТРУМУ

1. Теоретичні відомості.

Якщо струм, що йде по провіднику, змінюється, то в ньому, як відомо, виникає додатково індукційний струм. Відповідна йому електрорушійна сила (електрорушійна сила самоіндукції) пропорційна швидкості зміни сили струму:

. (1)

Коефіцієнт пропорційності , який залежить від форми та розмірів провідника і магнітної проникливості середовища, називається коефіцієнтом самоіндукції або індуктивністю провідника. Необхідно відзначити, що визначення індуктивності як коефіцієнта пропорційності у співвідношенні (1) можливе лише при відсутності феромагнітного середовища (у цьому випадку ). При наявності феромагнітного середовища буде функцією сили струму.

У відповідності з формулою (1) індуктивність провідника можна визначити як фізичну величину, чисельно рівну ЕРС самоіндукції, яка виникає у провіднику при зміні сили струму в ньому на 1 А за 1 с:

. (2)

У системі СІ індуктивність вимірюється в генрі (Гн).

Індуктивність лінійних провідників дуже мала. Більші коефіцієнти самоіндукції мають котушки індуктивності, які складаються з великої кількості витків провідника. Опір провідника (котушки), по якому йде постійний струм, називається активним або омічним. В колі змінного струму опір котушки стає більшим від активного внаслідок виникнення ЕРС самоіндукції, яка протидіє прикладеній до котушки напрузі. Котушка індуктивності в колі змінного струму буде характеризуватись не тільки активним, але і реактивним (індуктивним) опором , де — циклічна частота змінного струму, яка зв’язана з лінійною частотою співвідношенням .

Якщо у коло змінного струму включено конденсатор, то його перерозрядка внаслідок періодичної зміни напрямку струму у колі призводить до виникнення ємнісного опору .

Повний опір ділянки кола, яка складається з послідовно з’єднаних активного опору , котушки індуктивності та конденсатора ємністю С, дорівнює :

(3)

2. Опис схеми та методу вимірювань

На рис.1 подана схема для визначення індуктивності котушки.

Коло складається з котушки ,паралельно до неї підключеного вольтметра , міліамперметра , потенціометра і джерела змінного струму. У схемі на рис. 2, призначеної для визначення ємності конденсатора, котушка замінена конденсатором С. На рис.3 зображена схема, у якій котушка і конденсатор С з’єднані послідовно. Якщо ділянка кола складається тільки з індуктивного опору котушки та її активного опору (рис. 1), то повний опір цієї ділянки згідно з формулою (3) дорівнює:

, (4)

звідки

. (5)

За формулою (5) можна обчислити коефіцієнт самоіндукції котушки, якщо визначити її омічний опір і повний опір .

Відповідно до закону Ома

, (6)

де — напруга на затискачах котушки, яку вимірюють вольтметром ; — сила струму у колі.

Ємність конденсатора , включеного у коло змінного струму, можна визначити, вимірюючи напругу на його обкладках і силу струму у колі. У цьому випадку, як видно з формули (3), повний опір співпадає з ємнісним опором, оскільки активний та індуктивний опори конденсатора дорівнюють нулю. Таким чином, для конденсатора

, (7)

звідки

. (8)