tutkielma.pdf, 350 kB - Helsinki.fi

5.6 Ohmin lain yleistysLuvun 5.3. demonstraatioissa ilmeni, että RL-piiri vastustaa enemmän vaihto- kuintasavirran kulkua. Piirin impedanssi on suure, joka ilmaisee virtapiirin kyvyn vastustaavaihtovirran kulkua. Tässä luvussa kerrotaan kuinka piirin impedanssi saadaan kvantifioitua.V~U fAIRLV~U fAIRCLKuva 5.6.1 RL-piiri (vasemmalla), RLC-piiri (oikealla).1. Rakennetaan yksinkertainen RL-piiri kytkemällä vastus, käämi ja vaihtojännitelähdesarjaan (kuva 5.6.1.). Tutkitaan miten tehollinen virta virtapiirissä riippuu tehollisestanapajännitteestä. Esitetään mittaustulokset (I eff , U eff )-koordinaatistossa. Muutetaanjännitelähteen taajuutta ja toistetaan koe. Vertailun vuoksi tehdään koe myös tasajännitteellä.[2, s. 59; 8, s. 77]Mittausarvot asettuvat origon kautta kulkevalle suoralle, joka on sitä jyrkempi mitäenemmän piiri vastustaa sähkövirran kulkua. Tehollinen jännitehäviö virtapiirissä onverrannollinen teholliseen sähkövirtaan: U eff ~ I eff . Suoran kulmakerroinUeffZ =Ieffon piirille ominainen vakio, joka ilmaisee piirin kyvyn vastustaa vaihtovirran kulkua.Kerrointa Z sanotaan piirin impedanssiksi. Impedanssi riippuu jännitteen taajuudesta.Samalla havaitaan, että RL-piiri vastustaa enemmän vaihto- kuin tasavirran kulkua. Piirinimpedanssi on suurempi kuin piirin resistanssi.Koejärjestelyä kokeiltiin käyttäen vastusta, jonka resistanssi oli 100 Ω, ja 600 kierroksenkäämiä, jonka resistanssi oli 2,5 Ω ja induktanssi 9 mH. Mittaustulokset on esitettytaulukossa 5.6.1. ja kuvassa 5.6.2. Kuvaajien perusteella taajuuksia 50 Hz, 500 Hzja 1000 Hz vastaavat impedanssit 290 Ω, 160 Ω ja 90 Ω. Piirin resistanssi oli 80 Ω.2. Täydennetään kytkentä RLC-piiriksi lisäämällä siihen kondensaattori (kuva5.6.1.). Tutkitaan miten tässä piirissä tehollinen virta riippuu tehollisesta napajännitteestä.Koejärjestelyssä käytettiin vastusta, jonka resistanssi oli 100 Ω, ja 600 kierroksenkäämiä, jonka resistanssi oli 2,5 Ω ja induktanssi 9 mH, sekä kondensaattoria, jonkakapasitanssi oli 0,22 µF. Mittaustulokset on esitetty taulukossa 5.6.1. ja kuvassa 5.6.2.Kuvaajien mukaan piirin impedanssit olivat 12 800 Ω, 1 200 Ω ja 400 Ω.Kokeissa löydetty laki U eff = ZI eff on Ohmin lain yleistys. Koska teholliset jahuippuarvot ovat verrannollisia, laki voidaan esittää myös muodossa U 0 = ZI 0 .29