ЭКСПЕРИМЕНТ 13 Катушки индуктивности и постоянный ток
Цели
После проведения данного эксперимента. Вы сможете продемонстрировать и сформулировать эффект индуктивности в цепи постоянного тока.
Необходимые принадлежности
* Цифровой мультиметр
* Источник постоянного напряжения (от 9 до 15 В)
* Силовой трансформатор
* Неоновая лампа (NE-2) с проволочными выводами
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
Индуктивность — это свойство электронного компонента противодействовать изменениям тока, протекающего через данный компонент.
Индуктивностью обладают компоненты, которые называются катушками индуктивности, соленоидами или дросселями. Если ток, протекающий в катушке индуктивности, изменяется, свойство индуктивности противодействует такому изменению тока. Если ток увеличивается, катушка индуктивности препятствует росту тока. Если ток уменьшается, катушка индуктивности снова пытается сохранить ток без изменения. Эффект индуктивности заметен в первую очередь в тех схемах, где используется переменный ток. Противодействие переменному току, оказываемое катушкой индуктивности, называется индуктивным сопротивлением. Подобно сопротивлению резистора индуктивное сопротивление оказывает фиксированное противодействие, которое контролирует уровень тока в схеме.
В схемах постоянного тока, в которых ток обычно имеет фиксированное значение, определяемое сопротивлениями и напряжениями, катушки индуктивности обычно имеют лишь незначительный эффект или вообще не имеют никакого эффекта. Тем не менее, они оказывают влияние на постоянный ток, и важно ясно представлять себе это явление.
Катушки индуктивности в схемах постоянного тока
Первичным назначением катушки индуктивности в схеме постоянного тока является оказание противодействия в форме сопротивления. Катушки индуктивности обычно представляют собой проволочные спирали, которые создают сопротивление. Хотя резистивное сопротивление катушки индуктивности обычно низко, катушка создает противодействие. В дополнение мощность рассеивается сопротивлением катушки индуктивности.
Эффекты индуктивности проявляются, когда изменяется ток в цепи постоянного тока. Хотя ток обычно имеет фиксированную величину в работающей схеме постоянного тока, не забывайте также, что необходимо еще включать и выключать
схему. Когда ток первоначально подается в схему или удаляется их схемы, имеет место его значительное изменение. Такое изменение тока заставляет катушку индуктивности противодействовать этому изменению. В результате появляется наведенное (индуктированное) напряжение, которое, как и в схеме переменного тока, противодействует изменению тока.
Наиболее значительный эффект достигается в том случае, когда ток через катушку индуктивности внезапно подавляется. Магнитное поле вокруг катушки индуктивности исчезает, индуцируя очень высокое напряжение в катушке. Это напряжение может даже приводить к повреждениям компонентов в некоторых случаях. В других применениях, наоборот, используется преимущество этого эффекта с целью формирования очень высокого напряжения для питания тех или иных специальных компонентов или цепей. Примерами могут служить трансформаторы строчной развертки в телевизионных приемниках и катушки зажигания в системах зажигания автомобилей.
Краткое содержание
В данном эксперименте Вы будете знакомиться с эффектами катушки индуктивности в схеме постоянного тока.
ПРОЦЕДУРА
1. Для данного эксперимента Вы будет использовать первичную обмотку трансформатора. Эта обмотка идентифицируется двумя черными выводами. Все другие выводы игнорируйте.
Измерьте сопротивление катушки индуктивности. Запишите полученное значение.
Сопротивление постоянному току = _____ Ом
2. Предскажите, какой величины ток может быть в катушке индуктивности, если к ней приложить напряжение 15В от источника питания. Ток = ____ мА
3. Подключите источник питания 15 В к катушке индуктивности и измерьте постоянный ток, протекающий через катушку. Обратитесь к рисунку 13-1. Запишите величину протекающего тока.
Измеренный ток = _____ мА
Рис. 13-1. Первичная обмотка, используемая в качестве катушки индуктивности.
4. Какой эффект оказывает источник на катушку индуктивности, и какой эффект оказывает катушка индуктивности на ток в цепи?
5. Рассмотрите неоновую лампу. Это маленькая стеклянная лампочка с тонкими проволочными выводами. Подключите неоновую лампу параллельно с катушкой индуктивности, как показано на рисунке 13-2. Неоновая лампа загорится только в том случае, если напряжение на ее выводах превышает приблизительно 70—90В.
6. Приложите напряжение 15В от источника питания к катушке индуктивности, как показано
на рисунке 13-2. Заметьте состояние неоновой лампы. Включена или выключена неоновая лампа?
Состояние лампы________________
Рис. 13-2.
7. Отсоедините один вывод катушки индуктивности от источника питания и снова заметьте состояние неоновой лампы.
Состояние лампы ________________
8. Повторите шаги 6 и 7 несколько раз, чтобы наверняка увидеть, что происходит.
9. Объясните эффект, который Вы наблюдаете в шагах 7 и 8.
ОБЗОРНЫЕ ВОПРОСЫ
I. Катушка индуктивности противодействует изменениям;
а) напряжения,
б) тока,
в) сопротивления,
г) индуктивности.
2. Другое название для катушки индуктивности:
а) трансформатор,
б) магнит,
в) соленоид,
г) дроссель.
3. Все катушки (соленоиды) имеют сопротивление:
а) высказывание истинно,
б) высказывание ложно.
4. Противодействие постоянному току, оказываемое катушкой индуктивности, называется:
а) индуктивностью,
б) сопротивлением,
в) реактивным сопротивлением,
г) полным сопротивлением.
5. Напряжение 30 вольт подается на 90-вольтовую неоновую лампу. Лампа:
а) включается,
б) не включается.
