آزمایش اندازه گیری مقاومت ظاهری ( مدار RLC ):

 آزمایش اندازه گیری مقاومت ظاهری ( مدار  RLC ):

تئوری آزمایش:

الف: اثر القاگر در جریان دائم و متناوب : سلف در جریان دائم ومتناوب از خود مقاومت ثابت نشان می دهد بجز در مواقع قطع و وصل جریان . هرگاه یک جریان متغیر از سلف عبور کند طبق رابطه  یک نیروی محرکه القایی در آن به وجود می آید که با عامل بوجود آورنده اش مخالفت می کند . حال اگر این نیروی محرکه القایی و جریان و ولتاژ را که هر سه به صورت سینوسی تغییر می کنند را با هم در نظر بگیریم می بینیم که در هنگامی که جریان صفر است ، ولتاژ و نیروی محرکه القایی مقدار بیشینه دارند که در جهت مخالفند . اما وقتی جریان بیشینه است ولتاژ و نیروی محرکه القایی صفرند. پس در یک القاگر ولتاژ به اندازه  از جریان جلو می باشد.

از طرفی با توجه به رابطه نیروی محرکه القایی ، در مورد اختلاف پتانسیل القاگر می توان نوشت:

که :

با مقایسه این رابطه با رابطه اختلاف پتانسیل می فهمیم که باید از نوع مقاومت باشد که آن را مقاومت القایی  سلف می گوییم که L بر حسب هانری و بر حسب اهم بیان می شود.  عملاًَ نمی توان القاگری ساخت که مقاومت آن صفر باشد.

ب: اثر خازن خالص در جریان دائم : وقتی یک خازن به یک منبع جریان متناوب متصل شود، برای یک لحظه جریان از مدار عبور می کند اما بلا فاصله جریان عبوری صفر می شود. حال اگر خازن در جریان متناوب بکار برده شود ، هرچه ظرفیت خازن و بسامد جریان بیشتر باشد شدت جریان مدار خازن دار بیشتر خواهد بود.

شرح آزمایش :

وسایل مورد نیاز: آمپرسنج ، ولت سنج ، ترانس تغذیه AC ، سیم پیچ با هسته آهنی ، مقاومت متغیر ، خازنهای 4 ، 6 ، 8 و 10 میکروفارادی.

آزمایش اول:

اندازه گیری مقاومت حقیقی القاگر: ابتدا مداری مطابق شکل زیر بستیم که شامل آمپرسنج مستقیم A ، منبع تغذیه E ، دو عدد جعبه مقاوت متغیر و یک القاگر L بود. با در نظر گرفتن مقاومت 50 اهم به عنوان کمترین مقدار کلید مدار را وصل کردیم و تا جایی مقاومت را تغییر دادیم تا جریان به مقدار مشخصی رسید سپس القاگر را از مدار حذف کردیم و دوباره مقاومت را آنقدر تغییر دادیم تا جریان مدار دوباره به همان مقدار قبلی رسید. این دو مقدار مقاومت را یادداشت کرده و تفاضل آن ها را  که مقاومت القاگر است بدست آوردیم. سپس همین کار را برای القاگر دوم هم انجام دادیم.

آزمایش دوم :

اثر خازن در مدار  و اندازه گیری بسامد برق شهر: ابتدا مداری مطابق شکل زیر بستیم که شامل ترانس تغذیه ، خازنهای متغیر ، ولت سنج و آمپر سنج بود. سپس ابتدا خازن را 4 میکرو فاراد تنظیم کرده و ولتاژ و جریان مدار را اندازه گیری کردیم و با زیاد کردن ظرفیت خازن به اندازه 2 میکروفاراد در هر مرحله تا ظرفیت 20 میکرو فاراد این کار را انجام داده و اعداد را یادداشت کردیم.

آزمایش سوم :

اندازه گیری مقاومت ظاهری سیم پیچ با هسته متغیر: ابتدا مداری مطابق شکل زیر بستیم که شامل ترانس تغذیه ، سیم پیچ با هسته متغیر ، ولت سنج و آمپرسنج بود . ابتدا هسته آهنی را کاملا بیرون آورده و با بستن کلید مدار مقدار شدت جریان و ولتاژ را اندازه گرفتیم و سپس هسته آهنی را به مقدار 5cm داخل سیم پیچ بردیم و این کار را در هر مرحله با اضافه کردن 5cm به طول هسته تا تمامی طول آن که 25cm  بود انجا دادیم و نتایج را یادداشت کردیم .

آزمایش چهارم:

اثر القاگر و خازن بر روی هم : ابتدا مداری مطابق شکل زیر بستیم که شامل یک القاگر با هسته ثابت ، خازن های متغیر ، ولت سنج ، آمپرسنج و ترانس تغذیه بود. سپس ظرفیت اولیه خازن را 10 میکروفاراد در نظر گرفته و با بستن مدار مقدار ولتاژ و جریان مدار را اندازه گرفته و یادداشت کردیم . سپس با زیاد کردن ظرفیت خازن به اندازه 2 میکروفاراد در هر مرحله ، این کار را تا ظرفیت 30 میکروفاراد انجا داده و نتایج را یادداشت کردیم.  

محاسبات آزمایش:

آزمایش اول:

-----------	I(mA)		R1(Ω)		R2(Ω)		R(Ω) = R2 - R1
القاگر اول		40		50.1		67.1		17
القاگر دوم	50		51.5		52.5		1

آزمایش دوم:

C(μF)	I(mA)	V(volt)	-----------	ω(rad/s)	N(Hz)	I / V(1/kΩ)
4	5	3.8	-----------	328.9474	52.38015	1.315789474
6	7	3.8	-----------	307.0175	48.88814	1.842105263
8	10	3.8	-----------	328.9474	52.38015	2.631578947
10	12	3.8	-----------	315.7895	50.28495	3.157894737
12	15	3.8	-----------	328.9474	52.38015	3.947368421
14	17.5	3.8	-----------	328.9474	52.38015	4.605263158
16	20	3.8	-----------	328.9474	52.38015	5.263157895
18	22.5	3.8	-----------	328.9474	52.38015	5.921052632
20	25	3.8	-----------	328.9474	52.38015	6.578947368

آزمایش سوم:

l(cm)	I(A)	V(volt)	Z (Ω) = V/I	ω(rad/s)	R(Ω)
0	2.5	3.15	1.26	333.33	1	0.002299675
5	2.25	3.25	1.4444444	333.33	1	0.004333377
10	1.6	3.35	2.09375	333.33	1	0.006281313
15	1.2	3.4	2.8333333	333.33	1	0.008500085
20	0.95	3.45	3.6315789	333.33	1	0.010894846
25	0.8	3.5	4.375	333.33	1	0.013125131

منحنی تغییرات ضریب خودالقایی و تغییرات طول هسته نسبت به جریان :

آزمایش چهارم:

C(μF)	I(mA)	V(volt)	Z = I/V(kΩ)
10	20.5	3.8	0.18536585
12	29	3.8	0.13103448
14	41.5	3.8	0.09156627
16	60	3.8	0.06333333
18	87	3.8	0.04367816
20	115	3.8	0.03304348
22	145	3.8	0.0262069
24	145	3.8	0.0262069
26	125	3.8	0.0304
28	105	3.8	0.03619048
30	90	3.8	0.04222222

منحنی تغییرات Z نسبت به ظرفیت خازن :

مقدار کمینه Z :