7.40. Tekercs (1200 menetes iskolai transzformátortekercs) önindukciós együtthatójának számolása ohmos ellenállásának és impedanciájának mért adataiból

A kísérlet célja

Az induktív ellenállást könnyen mérhetjük, konkrét értéket rendelve adott esetben ehhez a nem könnyű fogalomhoz.

Szükséges anyagok, eszközök

• Tápegység (4V váltófeszültséget adó)
• 105 ohmos tolóellenállás
• Tekercs (N = 1200)
• Vasmag
• Áram- és feszültségmérő műszer
• Kábelek
• Zsebtelep (4,5 V)

Leírás

Az R ohmikus ellenállású, L önindukciós együtthatójú tekercs az ω körfrekvenciájú (szinuszosan) váltakozó árammal szemben

impedanciát (váltóáramú ellenállást) képvisel. Ha tehát megmérjük a tekercs ohmikus ellenállását és ismert (pl. az 50 Hz hálózati) frekvenciához tartozó impedanciáját, akkor önindukciós együtthatóját (induktivitását) a fenti formulából kiszámíthatjuk. A kísérletekben a fenti kapcsolási rajzot fogjuk használni, csak a feszültségforrást és a tekercset cseréljük ki a mérési utasításnak megfelelően, valamint a mérőműszerek üzemmódját módosítjuk.

1) Tekercs ohmos ellenállása

A tekercs ohmos ellenállását (R) a fenti kapcsolás szerinti összeállításban célszerű mérni. Az áramerősséget egy 105 ohmos (2,5 A-rel terhelhető) tolóellenállással szabályozzuk! A tekercsen átfolyó I áram ill. a tekercsen eső U feszültség mérésére állítsuk a műszereket (egyenfeszültség üzemmódban!) 100 mA ill. 3 V méréshatárra, feszültségforrásként egy 4,5 V‑os zsebelemet használjunk (lásd alsó ábra).

Állítsunk be a tolóellenállás beállításával 0 és 4 V között 5 különböző áram, ill. feszültség értéket! Foglaljuk ezeket táblázatba és számítsuk ki a tekercs ohmos ellenállását!

Mért átlagos R érték: ______Ω (pontosabb a mérés, ha a feszültséget ábrázoljuk az áramerősség függvényében és az egyenest illesztünk az adatokra)

2) Tekercs impedanciájának mérése

Az impedancia mérésére az előbbi összeállítást kissé módosítjuk: a zsebelemet ismert frekvenciájú (50 Hz) 4V VÁLTÓFESZULTSÉGŰ forrásra (pl. a "TÁPEGYSÉG 1" 4V-os kimenetére) cseréljük, a műszereket váltófeszültségű üzemmódra állítjuk. (A méréshatárok változatlanok maradnak.)

Az előző mérési eljárást megismételve kiszámítjuk a tekercs Z_a impedanciáját és L_a önindukciós együtthatóját.

3) Vasmagos tekercs impedanciájának mérése

Helyezzünk a tekercsbe egyenes vasmagot (lásd alul b) ábra) U alakú vasmagot (lásd alul c) ábra), zárt vasmagot (lásd alul d) ábra) és ismételjük meg mindegyik esetben a méréssorozatot!

Módszertani kiegészítések

• Tájékoztatásul közöljük az üres, az egyenes-vasmagos, az U-vasmagos és a zárt-vasmagos 1200 menetes TANÉRT tekercs impedanciáját és önindukciós együtthatóját (kerekített ohm ill. henry egységben).