150128 (Визначення кількості витків в обмотках трансформатора)
Описание файла
Документ из архива "Визначення кількості витків в обмотках трансформатора", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "физика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "150128"
Текст из документа "150128"
Перелік лабораторних робіт з фізики
№ п/п | Назва лабораторних робіт | Кількість годин |
| Дослідне підтвердження закону Бойля-Маріотта | 2 |
| Визначення абсолютної і відносної вологості повітря | 2 |
| Визначення модуля пружності гуми | 2 |
| Порівняння молярних теплоємностей металів | 2 |
| Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму | 2 |
| Визначення питомого опору провідника | 2 |
| Дослідження залежності потужності та ККД джерела струму від його навантаження | 2 |
| Спостереження дії магнітного поля на струм | 2 |
| Визначення температурного коефіцієнту опору міді | 2 |
| Визначення заряду електрона | 2 |
|
| 2 |
| Визначення показника заломлення скла | 2 |
| Спостереження явища інтерференції світла | 2 |
| Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки | 2 |
| Визначення оптичної сили та фокусної відстані вбираючої лінзи | 2 |
| Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями | 2 |
Лабораторна робота №11 (2 години)
Тема Визначення кількості витків в обмотках трансформатора
1 Мета роботи: набути уміння обчислювати коефіцієнт трансформації та кількість витків в обмотках трансформатора.
2 Прилади і обладнання:
-
Розбірний трансформатор (дві котушки і залізне осердя)
-
Джерело змінного струму (КЕФ-8)
-
Один або два вольтметри на змінний струм
-
Дріт для виготовлення додаткової обмотки
-
Пуста котушка
-
З’єднувальні провідники 4-6 шт.
-
Загальні теоретичні положення
Відомо, що електричну енергію зручно і просто передавати від генератора до споживача. Проте воно пов’язано із значними втратами в проводах, внаслідок їх нагрівання. Ефективним шляхом зменшення теплових втрат у проводах лінії передач є одночасне зменшення сили струму зі збільшенням напруги при незмінній потужності струму. Тому передавання електроенергії на далекі віддалі стало можливим лише після того, як П. М. Яблочков винайшов трансформатор. Трансформатор – це пристрій, призначений для перетворення змінного струму однієї напруги U1 у змінний струм іншої напруги U2, але тієї самої частоти.
Малюнок 1 – Схема трансформатора, що підвищує напругу (підвищувальний трансформатор)
Трансформатор складається з двох котушок (обмоток), надітих на замкнене залізне осердя. Первинна обмотка вмикається до джерела змінної напруги, а до вторинної обмотки під’єднують користувача електроенергії. За допомогою залізного осердя змінне магнітне поле з першої котушки потрапляє у другу котушку, де збуджується електрорушійна сила (ЕРС) Е за законом електромагнітної індукції:
(1)
Оскільки магнітний потік в середині осердя однаковий у всіх перерізах, то в кожному витку первинної і вторинної обмотках виникає однакова ЕРС індукції - . Отже, якщо первинна обмотка має n1 витків, а вторинна - n2, то ЕРС індукції Е1 і Е2 в обмотках прямо пропорційні кількості витків у них:
, (2)
де n1 – кількість витків первинної обмотки, шт.;
n2 – кількість витків вторинної обмотки, шт.;
Е1, Е2 – ЕРС у першій, другій обмотках, В.
Коефіцієнт k називають коефіцієнтом трансформації і його
визначають під час холостого ходу трансформатора, коли розімкнуто коло вторинної обмотки.
Тому
, (3)
де U1 – напруга на затискачах первинної обмотки, В;
U2 – напруга на затискачах вторинної обмотки, В.
Якщо U1 < U2, то трансформатор називається підвищувальним, а при U1 > U2 – знижувальним. Один і той самий трансформатор можна використовувати, як підвищувальний, так і знижувальний, якщо поміняти місцями його обмотки.
Оскільки ККД трансформатора дуже близький до 1, то для спрощення розрахунків можна знехтувати втратами потужності в трансформаторі (нагрівання обмоток, розсіяння магнітного поля,... ) і вважати, що Р1 ≈ Р2:
, (4)
де I1 , I2 – сила струму у первинній, вторинній обмотці відповідно, А.
Звідки знайдемо:
, (5)
З формули 4 видно, що при підвищенні напруги, сила струму зменшується і, навпаки, при зниженні напруги, сила струму збільшується. Тому. при зниженні напруги, у другій котушці тече більший струм і потрібно використовувати провідник більшого діаметра, ніж у першій котушці.
-
Порядок виконання роботи
-
Намотати на пусту котушку додаткову обмотку, підрахувавши при цьому кількість її витків n0.
-
Приєднати трансформатор до джерела змінної напруги так, щоб додаткова обмотка була вторинною.
-
Виміряти напругу U1 на первинній та U0 на вторинній обмотках і обчислити коефіцієнт трансформації:
, (5)
-
За відомим коефіцієнтом трансформації:
, (6)
обчислити кількість витків n1 первинної обмотки:
, (7)
-
Для визначення кількості витків у вторинній обмотці n2 знову приєднують трансформатор до джерела струму зробивши другу котушку первинною і залишивши додаткову котушку у місті вторинної обмотки.
-
Виміряти напругу на обмотках U2 і U0 і обчислити коефіцієнт трансформації:
, (8)
-
За відомим значенням коефіцієнта трансформації k2 обчислити кількість витків n2 вторинної обмотки:
(9)
-
Контрольні запитання
-
Для чого призначений трансформатор і яка його будова?
-
Що називають коефіцієнтом трансформації?
-
Що відбудеться у другій обмотці трансформатора, якщо на першу обмотку подати постійну напругу?
-
Який тип трансформатора використовують для зварювального апарата, якщо для зварювання металів потрібен великий струм?
-
Чи можна зняти котушку трансформатора з осердя і подати на неї напругу, яка вказана на ній?
-
У скільки разів треба підвищити напругу, щоб втрати зменшити у n раз? (Використати формули ; ).
-
Чому ККД трансформатора значно вищій ніж ККД електродвигуна?
-
Який ще існує шлях зменшення теплових втрат у провіднику, крім зменшення сили струму?
-
Який тип трансформатора використовують біля електростанції, біля користувача?
-
Висновки
-
Оформлення звіту
Лабораторна робота №12 (2 години)
Тема Визначення показника заломлення скла
1 Мета роботи: навчитись визначати показник заломлення скла.
2 Прилади і обладнання:
-
Скляна пластинка з паралельними гранями
-
Аркуш паперу
-
4 кнопки
-
Транспортир
-
3 шпильки
-
Олівець
-
Трикутник
-
Дощечка
-
Загальні теоретичні положення
Кожний промінь світла, що проходе з одного середовища в інше, на межі цих середовищ заломлюється.
Заломлення світла – це зміна напрямку розповсюдження світла при переході з одного середовища в друге. Причина заломлення світла – зміна його швидкості поширення.
Кут між падаючим променем і перпендикуляром до поверхні, опущеним у точку падіння променя, називають кутом падіння (α). Кут між заломленим променем і продовженням перпендикуляра, опущеним у точку падіння променя, називають кутом заломлення (β).
Малюнок 1 - Схема досліду
Закон заломлення світла.
При всіх змінах кутів падіння α і заломлення β відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для даних двох середовищ є величина стала, яка називається відносним показником заломлення n другого середовища відносно першого:
, (1)
де α – кут падіння променя;
β – кут заломлення променя;
n1 ,n2 – абсолютні показники заломлення 1 середовища і 2 середовища відносно вакууму (пустоти);
n – (відносний) показник заломлення скла відносно повітря;
Абсолютним показником заломлення nабс є величина, яка визначається відношенням швидкості світла у вакуумі с до швидкості світла υ у даному середовищі.
(2)
Тому для двох середовищ маємо:
, (3)
де υ1 , υ2 – швидкості поширення світла у першому середовищі і у другому відповідно;
с – швидкість світла у вакуумі; с=299729500 м/с ≈ 3*108 м/с.
З формули 3 видно, що відносним показником заломлення n другого середовища відносно першого є відношення швидкості поширення світла у другому середовищі до швидкості у першему.
Таблиця
Абсолютний показник заломлення деяких речовин
Речовина | nабс | Речовина | nабс |
Повітря | 1,000292 | Алмаз | 2,417 |
Вода | 1,333 | Цукор | 1,56 |
Лід | 1,31 | Янтар | 1,532 |
-
Порядок виконання роботи
-
Поклавши скляну пластинку на пришпилений до дощечки аркуш паперу, прокреслити олівцем лінії вздовж заломлюючих граней АВ і СД (малюнок 1).
-
Встромити в дощечку дві шпильки так, щоб одна з них дотикалася до пластинки, а проведений через них відрізок прямої утворював би з гранню довільний кут.
-
Піднявши дощечку на рівень очей, встромити третю шпильку так, щоб вона (якщо дивитися через пластинку) закрила дві перші шпильки.
-
Знявши пластинку і витягнувши шпильки, сполучити місця проколів відрізками прямої лінії.
-
Виміряти транспортиром кути падіння α і заломлення β.
-
Обчислити відносний показник заломлення скла n за формулою 1:
Таблиця 2
Дані вимірювань і обчислень
і | α, град; β, град | sin α | sin β | n |
| ∆n |
|
|
| ||||||||
| ||||||||
| ||||||||
| ||||||||
|
-
Повторити дослід для інших кутів падіння і порівняти результати. Визначити середнє значення показника заломлення:
(3)
-
Визначити абсолютну похибку для кожного випадку:
, (4)