Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Изучение явления взаимной индукцииСодержание книги Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Цель работы. Измерение взаимной индуктивности двух соосно расположенных катушек при различных расстояниях между их центрами, различных частотах и напряжениях источника питания.
Приборы и оборудование. Кассета ФПЭ-05, звуковой генератор, электронный осциллограф.
Теория 1. Электромагнитная индукция Если поток магнитной индукции сквозь контур изменяется со временем, то, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в контуре возникает ЭДС индукции[15] e = - ¶Ф / ¶t, (11.1) где Ф = . (11.2) Знак «-» в формуле (11.1) означает следующее: индукционный ток всегда имеет такое направление, что он препятствует причине, его вызывающей (правило Ленца)[16]. Интеграл в (11.2) берется по поверхности S, опирающейся на контур L. Если по контуру протекает изменяющийся со временем ток I (t), то изменяется индукция магнитного поля, образованного этим током, и соответственно изменяется пронизывающий контур магнитный поток. В контуре возникает ЭДС самоиндукции[17] eс = - L (¶I / ¶t), (11.3) где L – индуктивность контура (L = const в отсутствии ферромагнетиков). Рассмотрим два контура 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (рис. 11.1). Если по контуру 1 пропустить ток I 1, то он создает поток магнитной индукции через контур 2: Ф 21 = М 21 I 1. (11.4) Коэффициент пропорциональности М 21 называют коэффициентом взаимной индукции контуров (взаимная индуктивность контуров). Он зависит от формы и взаимного расположения контуров 1 и 2, а также от магнитных свойств окружающей среды. При изменении силы тока в первом контуре магнитный поток сквозь второй контур изменится; следовательно, в нем наводится ЭДС взаимной индукции e2 = - dФ21 / dt = - М21 (dI1 / dt). (11.5) В формуле (11.4) в отличие от (11.1) и (11.3) стоит полная производная по времени. Поскольку контуры 1 и 2 (рис. 11.1) закреплены жестко и e2 зависит только от изменения силы тока в контуре 1. Формула (11.5) справедлива в отсутствии ферромагнетиков. Если поменять местами контуры 1 и 2 и повторить все предыдущие рассуждения, то получим e1 = - dФ12 / dt = - М12 (dI2 / dt). (11.6) Можно показать, что коэффициенты взаимной индукции равны: М 21 = М 12. (11.7) В данной работе определяют взаимную индуктивность двух катушек (длинной катушки L 1 и короткой катушки L 2 которую надевают на катушку L 1 и могут перемещать вдоль ее оси). Принципиальная схема установки представлена на рис. 11.2. Питание одной из катушек (например, L 1) осуществляется от генератора звуковой частоты ЗГ. Напряжение на катушки с генератора , (11.8) подается через резистор сопротивлением R. Вольтметр, расположенный на панели звукового генератора, измеряет действующее напряжение U Д, которое связано с амплитудным значением соотношением . Сопротивление R выбирается таким, чтобы выполнялось неравенство , (11.9) где l 1 — индуктивность катушки L 1, R 1—ее активное сопротивление[18]. В этом случае силу тока, протекающего через катушку l 1, можно определить по формуле . (11.10) Переменный ток в катушке L 1 создает ЭДС индукции в катушке L 2: . (11.11) Для измерения в данной работе используют осциллограф. Амплитуда ЭДС индукции , (11.12) где v — частота звукового генератора. Из (11.32) имеем . (2.13) Если поменять местами катушки L 1 и L 2, то можно определить . (2.14) Вместо перестановки катушек в макете используется простая схема переключения: переключатели П 1 и П 2 нужно перевести в противоположное положение.
2. Измерения Собрать установку, состоящую из звукового генератора ЗГ, кассеты ФПЭ-05 с двумя соосно расположенными катушками L 1, L 2 и штоком и электронного осциллографа С1-117/1 (С1-65) (рис. 11.2). Включить в сеть 220 В звуковой генератор и осциллограф и подготовить их к работе. Обратите внимание. Когда П 1 в положении 1 генератор подключен к контуру L 1. Для измерения ЭДС в контуре L 2 надо переключатель П 2 поставить соответственно в положение 1, а для измерения напряжения на контуре L 1 в положение 2 и т. п. Задание 1 ИЗМЕРЕНИЕ ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ М 21 И М 12 И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ КАТУШЕК 1. Напряжение сигнала со звукового генератора ЗГ установите в диапазоне 1 ¸ 4 В, а его частоту — в пределах 30 ¸ 200 кГц. 2. С помощью переключателей П 1 и П 2 напряжение подать на катушку L 1, а ЭДС с катушки L 2 на осциллограф. 3. Установите подвижную катушку L 1 в крайнее положение. Перемещая ее в противоположное крайнее положение, через каждый сантиметр запишите значение ЭДС магнитной индукции в цепи катушки L 2. 4. По формуле (2.33) рассчитайте М 21. Данные измерений и вычислений занесите в табл. 1. 5. Поменяв местами катушки L 1 и L 2 (с помощью переключателей П 1 и П 2), повторите измерения по п. 1 ¸ 4. 6. Постройте графики зависимости М 21 и М 12 как функции координаты z (z — расстояние между центрами катушек L 1 и L 2). Таблица 1
U Д = n =
Задание 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ М 21 ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИИ ПИТАНИЯ 1. Поставьте катушку L 1 в среднее положение относительно катушки L 2. 2. Установите частоту звукового генератора (например, 104 Гц). 3. Изменяя напряжение U Д, в цепи катушки L 1 снимите зависимость амплитуды ЭДС магнитной индукции от U Д: = f (U Д). Измерения провести в интервале 0 ¸ 5В через 0.5 В. 4. По формуле (11.13) рассчитайте М 21. Данные измерений и вычислений занесите в табл. 2. 5. По данным табл. 2 найдите среднее значение М 21. Таблица 2
R = 104 Ом
Задание 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ М 21 ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТ ГЕНЕРАТОРА 1. Поставьте катушку L 1 в среднее-положение относительно катушки L 2. 2. Установите амплитуду напряжения звукового генератора по указанию преподавателя (например, 2В). 3. Изменяя частоту генератора ЗГ от 5 до 20 кГц (не менее 10 точек), снимите зависимость амплитуды ЭДС индукции от частоты подаваемого напряжения. 4. По формуле (2.33) рассчитайте М 21. Данные измерений и вычислений занесите в табл. 3. 5. По данным табл. 3 найдите среднее значение M 21. 6. Для одного из полученных значений M 21 рассчитайте абсолютную и относительную погрешности и / M21
Таблица 3
U Д = R = 104 Ом
Контрольные вопросы 1. Сформулируйте закон индукции и правило Ленца. 2. В чем состоит явление взаимной индукции? От чего зависит взаимная индуктивность? 3. На замкнутом железном сердечнике с магнитной проницаемостью m намотаны две катушки с числом витков N 1 и N 2. Вывести формулы для взаимной индуктивности, если длина сердечника l, а площадь поперечного сечения S. Лабораторная работа № 12
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; просмотров: 510; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.14.104 (0.009 с.) |