Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 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 |
Задание I. Измерение коэффициентов взаимной индуктивности l2,1 и l1,2 и исследование их зависимости от взаимного расположения катушек.Содержание книги
Поиск на нашем сайте Приборы и принадлежности: измерительный модуль ФПЭ-05 (общий вид модуля приведен на рис.1); генератор переменного тока звуковой частоты (PQ); электронный осциллограф (PO); две аксиальные катушки индуктивности L1 и L2, расположенные на одной оси; шток (Ш) с нанесенной на нем шкалой, по которой определяется взаимное расположение катушек.
Рис. 1
Введение.
Рис. 2
Когда по одному из контуров (например, по контуру 1) протекает электрический ток I1, то в пространстве, окружающем этот ток, возбуждается магнитное поле. Индукция магнитного поля B в тех точках, где расположен контур 2, зависит от силы тока I1 и расстояния между контурами 1 и 2. Если линии индукции магнитного поля тока I1 пересекают площадь, ограниченную контуром 2, то такие контуры называются магнитосцепленными. Поток вектора B через поверхность магнитосцепленного контура 2 Φ2,1 = ∫BndS зависит от силы тока I1, протекающего в S контуре 1, и от площади и расположения контура 2 (под расположением контура 2 подразумевается не только расстояние между контурами 1 и 2, но и их пространственная ориентация). Теория и опыт показывают, что в неферромагнитных средах:
Коэффициент пропорциональности в равенстве (1) L2,1 называется коэффициентом взаимной индуктивности контуров. Он показывает, какой поток (выраженный в веберах) пронизывает данный контур при протекании в другом, магнитосцепленным с ним, контуре тока силой в 1 А. За единицу измерения коэффициента взаимной индуктивности в СИ принят генри (Гн). Взаимной индуктивностью в 1 Гн обладают такие два магнитосцепленных контура, которые отвечают следующему требованию: при протекании в одном контуре постоянного тока силой 1 А, поток вектора индукции возбужденного им магнитного поля через площадь, ограниченную вторым контуром, равен 1 Вб (1 Вб = 1 Тл∙м2). Все приведенные выше рассуждения можно повторить для случая, когда в контуре 2 протекает ток I2, и показать, что поток вектора индукции магнитного поля тока I2 через площадь, ограниченную контуром 1, будет выражаться такой же зависимостью:
Φ1,2 = L1,2∙ I2 (1`)
Согласно теореме взаимности рассматриваемого явления и предположения, что контуры размещены в неферромагнитной среде с постоянной, не зависящей от силы тока магнитной проницаемостью μ≈1, следует, что:
L2,1 = L1,2
(2)
(знак “-“ соответствует правилу, установленному Х. Ленцом для этого явления).
Одним из способов изменения магнитного потока Φ через площадь поверхности, ограниченной каким-либо из контуров, согласно (1) и (1`), является изменение силы тока в другом, магнитосцепленном с ним контуре. И тогда, если в контуре 1 произойдет изменение силы тока, то в контуре 2 будет наводиться электродвижущая сила, которая, согласно закону Фарадея (2), будет зависеть от скорости изменения тока I1:
(3)
Точно так же при изменении силы тока I2 в контуре 2 в контуре 1 будет наводиться электродвижущая сила:
Таким образом, явление взаимной индукции – это явление наведения электродвижущей силы (в дальнейшем ЭДС) в контуре при изменении силы тока в другом, магнитосцепленном с ним, контуре.
Метод измерений.
(5) Вольтметром, расположенным на панели генератора PQ, измеряются действующие значения напряжения Ud = Uo/Ö2. Последовательно с катушкой подключено сопротивление R, выбранное таким образом, чтобы выполнялось неравенство:
(где L1 - индуктивность катушки I; R1 - ее активное сопротивление, w - циклическая частота переменного напряжения). В этом случае сдвиг по фазе между током и напряжением, обусловленный индуктивным сопротивлением катушки, равным L1w, становится малым, и ток, протекающий через катушку I, можно определить по закону Ома: (где I0,1 - амплитудное значение силы переменного тока). Переменный ток в катушке I возбуждает переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2:
(8)
Как видно из (8), амплитуда ЭДС взаимной индукции
(9)
(где f - частота переменного напряжения на выходе звукового генератора в Гц, связанная с циклической частотой соотношением w = 2pf). Из (9) имеем:
(10)
Если поменять местами катушки I и 2, то можно таким же образом найти:
(11) Катушки 1 и 2 не имеют ферромагнитных сердечников или иных деталей, способных сильно намагничиваться, и поэтому, как и в случае с рассмотренным выше примером контуров 1 и 2, L2,1=L1,2.
Для измерения амплитудных значений ЭДС взаимной индукции e0,1 и e0,2 используется осциллограф PO. Процедура измерения приведена в отдельной инструкции, размещенной на панели модуля ФПЭ-05.
Для перемены местами катушек I и 2 необходимо перебросить переключатели П1 и П2 в противоположное положение (рис. 3).
Порядок выполнения работы.
Рис. 4 Рис. 5
2. Ознакомьтесь с инструкцией по работе с электронным осциллографом и звуковым генератором. 3. Установите напряжение Uд и частоту f переменного напряжения на выходе генератора PQ (по указанию преподавателя) и подайте его на катушку I (с помощью преключателя П1). 4. С помощью переключателя П2 подайте ЭДС, индуцируемую в катушке 2, на осциллограф PO.
Таблица 1 Uд = . . . В f = . . . Гц r, см e0,2 L2,1, Гн e0,1 L1,2,
Гн дел. В дел. В 1. 2. 3. 4. . . . 10.
6. По формуле (10) рассчитайте значения L2,1. Полученные данные занесите в таблицу 1. 7. Поменяв местами катушки L1 и L2 (с помощью переключателей П1 и П2), повторите измерения по пп. 2, 3 и рассчитайте L1,2.
|
||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2024-06-27; просмотров: 54; 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 - 216.73.217.21 (0.008 с.) |
Явление взаимной индукции является частным случаем открытого М. Фарадеем (1831 г.) явления электромагнитной индукции, заключающегося в наведении электродвижущей силы в контуре при изменении потока вектора индукции магнитного поля B через площадь, ограниченную этим контуром. Наблюдать явление взаимной индукции можно с помощью двух контуров 1 и 2, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии (рис. 2).
Φ2,1 = L2,1∙ I1 (1)
По закону Фарадея для электромагнитной индукции электродвижущая сила, которая наводится в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения потока вектора индукции магнитного поля (в дальнейшем магнитного потока) через площадь поверхности, ограниченной контуром:
(4)
В данной работе изучается явление взаимной индукции можду длинной катушкой I и короткой катушкой 2, которая надевается на катушку I и может перемещаться вдоль ее оси. Одна из катушек, например I, включается в цепь генератора переменного тока звуковой частоты (PQ), напряжение, на выходе которого изменяется по закону:
(6)
(7)
(где e0,2 - амплитудное значение переменной ЭДС взаимной индукции).
Рис. 3
1. Соберите схему, изображенную на рис. 4 и 5.
5. Установите подвижную катушку I в крайнее положение. Перемещая ее в противоположное крайнее положение через 1 см, записывайте значения ЭДС взаимной индукции в цепи катушки 2 в таблицу 1.
