Фізика. Електромагнетизм (стр. 2 )

, (2.1)

де - коефіцієнт пропорційності; - зсув фаз між магнітними потоками. В лічильнику індукційної системи магнітний потік пропорційний струмові , а магнітний потік - напрузі в колі .

Тоді з (2.1) маємо:

. (2.2)

Для прямої пропорційної залежності від потужності потрібно, щоб ( - зсув фаз в колі між струмом і напругою). Це в конструкції лічильника досягається спеціальними розгалуженнями магнітопроводу. Тоді остаточно:

. (2.3)

Наявність у лічильнику постійного магніту 1 створює гальмівний момент алюмінієвого диска аналогічно гальмівному моментові алюмінієвого каркаса в приладах магнітоелектричної системи. Крім цього, гальмівного моменту, в лічильнику створюється ще два гальмівних моменти від взаємодії електромагнітів з їхніми індукційними струмами.

Результуючий гальмівний момент пропорційний швидкості обертання алюмінієвого диска:

, (2.4)

де - кількість обертів диска в секунду.

При рівномірному обертанні диска . Тоді на основі (2.3) і (2.4) дістанемо:

, (2.5)

де - стала лічильника. Помноживши праву і ліву частини (2.5) на час , маємо:

, (2.6)

де - енергія струму, що споживається, а - число обертів диска за час . Враховуючи , кінцева робоча формула набуде вигляду .

У даній роботі потрібно детально ознайомитися з будовою та принципом дії індукційного лічильника і провести дослідження його роботи.

Хід роботи

1.  Скласти електричне коло за схемою (рис. 5).

Рис. 5.

2.  Ознайомитися з технічними даними лічильника. Зафіксувати номінальну сталу лічильника (на лічильнику зазначено, скільки обертів диска відповідає 1 кВт·год електроенергії, яка пройшла через лічильник).

3.  Визначити відносну похибку лічильника залежно від навантаження. Для цього: а) регулятором напруги встановити номінальне значення напруги для даного лічильника; б) ламповим реостатом підібрати навантаження лічильника (контролюється амперметром), яке дорівнює 5 % номінального навантаження лічильника, підрахувати кількість обертів диска за с. Дані занести до таблиці; в) повторити спостереження (п. б) при навантаженнях лічильника, які дорівнюють 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100 % номінального значення. (Пропонується брати значення струму 5 А); г) для кожного із спостережень підрахувати дійсну і номінальну сталі лічильника:

; ;

де - робота, яка виконується за час (виміряне значення); - одиниця енергії, що вимірюється лічильником за обертів диска (зазначена на лічильнику); д) визначити для кожного навантаження відносну похибку:

.

Величина стала для всіх вимірювань. Результати вимірювання занести у табл. 2.

Таблиця 2.

№ п/п	, А	, В	, с		, Вт	, Дж	, кВт·год	, кВт·год
1 2 3 . . .

4.  Побудувати графік залежності відносної похибки лічильника від величини .

5.  Провести статистичну обробку результатів вимірювання.

Контрольні питання

1.  Який принцип дії індукційного лічильника електричної енергії?

2.  Як вмикати в електричне коло лічильник електричної енергії і яких правил при цьому дотримуватися?

3.  Який фізичний зміст сталої лічильника?

Бібліографічний список

1.  Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик курс фізики.-К.: Техніка, 2001.-Т.2.-С. 374-376.

2.  Трофимова физики. - М.: Высш. шк., 1985.-С. 179-183, 219-224.

3.  Грабовский физики. - М., Высш. шк.. 1980.-С. 382-387,396-400.

4.  Савельев общей курс физики. - М.: Наука, 1973. Т.2.-С. 190-201.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 59

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОТУЖНОСТІ ЗМІННОГО СТРУМУ

Мета роботи: вивчення електричного кола змінного струму та визначення коефіцієнта потужності змінного струму.

Прилади та матеріали: 1) ватметр; 2) вольтметр; 3) амперметр; 4) котушка індуктивності; 5) конденсатор; 6) електрична лампочка; 7) набір провідників.

Загальні відомості

Струм, величина і напрям якого змінюються періодично, називається змінним. Характер зміни струму може бути різним, але найчастіше використовується змінний синусоїдальний струм:

, (3.1)

де - амплітудне або максимальне значення струму, - миттєве значення змінного струму, - циклічна частота змінного струму, - початкова фаза коливань змінного струму.

Циклічна частота зв’язана з лінійною частотою за формулою:

. (3.2)

Лінійна частота промислового змінного струму Гц, а .

Для визначення коефіцієнта потужності змінного струму розрахуємо потужність, яка виділяється в електричному колі, яке складається із послідовно з’єднаних активного опору , котушки індуктивності , та конденсатора (рис. 6.).