WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

м U0 Uг Uг Рис. Можно найти взаимную индукцию L12 = L21 также иначе. Если при сборке схемы поменять местами длинную и короткую катушки, то, рассуждая аналогично приведённому выше, получим R 1 E12R L12= ; (16) LLUг ~ Г R1 RE12LL12 =. (17) Uг Рис. 41 Здесь E12 – действующее значение ЭДС в соленоиде, В; L2 – ин- В зависимости от схемы соединения катушек (рис. 6) уравнение дуктивность короткой катушки, Гн. (23) принимает вид Возможен и третий способ определения взаимной индуктивности.

ULR ULR L = или L =, (24) Рассмотрим случай подключения к генератору последовательно соедиUг Uг нённых катушек (рис. 6). Индуктивность при соединении, как на рис. 6а, где UL – напряжение на катушках при соединении по схеме на рис. 6а, равна (см. формулу (5)) UL – по схеме на рис. 6б.

L = L1 + L2 + 2L21, (18) Из (20) и (24) получим а при соединении, как на рис. 6б, R(UL -UL) R(UL -UL) L = L1 + L2 – 2L21. (19) L12 = L21 = =. (25) 4Uг 8Uг * * * * R R Задание 1. Определение взаимной индуктивности при наличии в L L L L цепи генератора резистора R.

PQ 1 2 PV PQ 1 2 PV L1 L2 L1 L1. Собрать схему, приведённую на рис. 5. Для этого подсоединить к гнёздам 1,4 соленоид, а к гнёздам 3,5 катушку (рис. 4).

2. Подсоединить генератор гармонических колебаний к гнёздам а б 9,10.

Рис. 3. Включить в сеть генератор и вольтметр. Установить напряжеИз (18) и (19) получим ние генератора, равное 4 В, частоту – 10 кГц.

(L - L ) 4. Установить катушку в середине соленоида (x = 0).

L21 =. (20) 4 5. Перемещая катушку от середины соленоида к его краю, снять зависимость ЭДС взаимной индукции от координаты E12 = f(x). За начаПри условии R1 R2 << R можно записать закон Ома для цепи, в ло системы координат принять середину соленоида. Результаты занести которую включён генератор, в виде в табл. 1.

Uг = I R2 + (L)2, 6. По формулам (15) и (16) рассчитать значения взаимной индукгде I – действующее значение тока, измеряемое миллиамперметром, А.

тивности для обоих положений катушек и найти их средние значения Если R >> L1 L2, то для каждой координаты:

Uг = IR. (21) L12 + L7. L12 ср =.

Поскольку индуктивное сопротивление катушек много больше их омического сопротивления L1 L2 >> R1 R2, то 8. Результаты расчётов занести в табл. 1.

UL = IL, (22) 9. Построить график зависимости L12ср = f(x).

где UL – напряжение на последовательно соединённых катушках, В; L – 10. По формулам (11), (12) и (10) рассчитать теоретическое значение индуктивность последовательно соединённых катушек, Гн.

взаимной индукции L21теор. Результаты этих расчётов нанести на график.

Из (22) и (21) получаем ULR Таблица L =. (23) Uг x, см E21, мВ L21, мГн E12, мВ L12, мГн L12ср, мГн L21теор, мГн … 43 Задание 2. Определение взаимной индуктивности при отсутствии 7. Переместить катушку в торец соленоида и проделать те же изв цепи генератора резистора R и подключении к генератору одной из мерения, что и в п. 5, 6.

катушек. Указание! Величину напряжения генератора при проведении измерений необходимо поддерживать постоянной.

1. Собрать схему, приведённую на рис. 5. Для этого подсоединить к гнёздам 1,4 соленоид, а к гнёздам 4,6 катушку (рис. 4).

Таблица 2. Подсоединить генератор гармонических колебаний к гнёздам Катушка в середине соленоида Катушка в торце соленоида 1,10.

, кГц UL, мВ UL, мВ UL, мВ UL, мВ 3. Включить в сеть генератор и вольтметр. Установить напряжение генератора, равное 4 В, частоту – 10 кГц.

… 4. Установить катушку в середине соленоида (x = 0).

5. Перемещая катушку от середины соленоида к его краю, снять зависимость ЭДС взаимной индукции и напряжения генератора от ко8. По формуле (25) рассчитать взаимную индуктивность L12 при ординаты. Результаты занести в табл. 2.

расположении катушки в центре соленоида для различных частот и най6. По формуле (17) рассчитать значение взаимной индуктивности ти её среднее значение.

и результаты занести в табл. 2.

9. По формуле (11) рассчитать значение взаимной индуктивности 7. Построить график зависимости L12 = f(x).

и сравнить его с рассчитанным по формуле (25).

8. Рассчитать теоретическое значение взаимной индуктивности 10. По формуле (25) рассчитать взаимную индуктивность L12 для при расположении катушки в центре и торце соленоида по формулам различных частот при расположении катушки в торце соленоида для (11) и (12), результаты расчета нанести на график.

различных частот и найти её среднее значение.

Таблица 2 11. По формуле (12) рассчитать величину взаимной индуктивности и сравнить его с рассчитанным по формуле (25) в п. 10.

x, см E21, мВ Uг, мВ L12, мГн Задание 4. Изучение зависимости ЭДС индукции от частоты и напряжения генератора.

...

1. Подключить генератор к гнёздам 1,10 и милливольтметр к Задание 3. Определение взаимной индуктивности методом погнёздам 11,12.

следовательного соединения катушки и соленоида.

2. Подключить к гнёздам 2,5 соленоид, а к гнёздам 4,6 катушку.

3. Установить катушку в центре соленоида.

1. Подсоединить соленоид к гнездам 1,6, а катушку к гнездам 5,7.

4. Установить на генераторе напряжение 4 В. Изменяя частоту в 2. Соединить перемычкой гнёзда 3,2. Тумблер П1 перевести в попределах всего диапазона 50 Гц – 20 кГц, снять зависимость E12 = f(), ложение «вкл».



поддерживая напряжение генератора постоянным. Результаты измере3. Включить в сеть генератор и вольтметр. Установить напряжений занести в табл. 4.

ние генератора, равное 4 В, частоту – 10 кГц.

4. Установить катушку в середине соленоида.

Таблица 5. Измерить напряжение генератора Uг и напряжение на катушках UL при пяти значениях частоты в диапазоне 10–20 кГц (для переключения № п/п, Гц E, В вольтметра использовать тумблер «П»). Результаты занести в табл. 3. 1 … … 6. Поменять местами выводы катушки и проделать те же измере10 ния, что и в п. 5. Результаты измерения занести в табл. 3.

45 5. Установить на генераторе частоту = 15 кГц и, меняя напряже- Лабораторная работа № ние генератора в диапазоне 5–15 В через 1 В, снять зависимость E12 = f(Uг).

Определение магнитной проницаемости ферромагнетика Результаты измерений занести в табл. 5.

Цель работы: изучение намагничивания ферромагнетиков, опреТаблица деление коэрцитивной силы и остаточной намагниченности и построеНомер Uг, В E, В ние по результатам опыта основной кривой намагничивания.

1 Приборы и материалы: лабораторный модуль (сопротивление ре… … зисторов R1=50,0 Ом, R2=30 кОм, ёмкость конденсатора С=0,047 мкФ), 11 генератор гармонических колебаний (Г3-112) (частота генератора f= =2700 Гц), осциллограф (С1-94).

6. По данным табл. 4 и 5 построить графики зависимости ЭДС взаиОписание лабораторной установки и вывод расчётных завимоиндукции от частоты и напряжения генератора E12 = f() и E12 = f(Uг).

симостей.

Лабораторный модуль состоит из кассеты, на лицевой панели коКонтрольные вопросы торой приведена электрическая схема (рис. 1). Внутри кассеты разме1. Дать формулировку закона электромагнитной индукции.

щается ферритовый сердечник с двумя обмотками, а также печатная пла2. В чём заключается явление самоиндукции та, которая содержит элементную базу. Принципиальная электрическая 3. Сформулировать правило Ленца.

схема приведена на рис. 1.

4. Как соотносятся между собой действующее и амплитудное значения тока 5. Почему при подключении последовательно соединённых катушек взаимная индуктивность зависит от направления тока в них 6. Записать закон Ома для цепи переменного тока.

7. От чего зависит взаимная индуктивность двух катушек 8. При каких условиях индуктивное сопротивление будет намного больше омического 9. Что такое магнитный поток и потокосцепление X Рис. 1. Схема лицевой панели Литература К гнездам «PQ» на лицевой панели (Г1, Г2 на рис. 2) подключает1. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1970.

ся генератор гармонических колебаний.

2. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Под ред.

Сигнал с гнезд ЭО «Y» (Г3, Г4, рис. 2) подается на усилитель верЛ.Л. Гольдина. М.: Наука, 1973.

тикальной развертки, а с гнезд ЭО «Х» (Г5, Г6, рис. 2) снимается напря3. Савельев И.В. Курс общей физики. М.: Наука, 1973. Т. 2.

жение, которое пропорционально току в обмотке N1, и подается на усилитель входа «Х» в случае использования двухканального осциллографа. При наличии однолучевого осциллографа сигнал подается на горизонтально отклоняющие пластины, которые предварительно отключаются от усилителя горизонтальной развертки.

47 Т - Р нитного поля можно считать постоянной по сечению тороида и равной Гнапряженности в середине сечения.

По закону полного тока получим R N1I Г3 H =, (1) l C где l – длина осевой (средней) линии тороида; I – поле в обмотке N1.

ГНапряжение Ux = IR1 с резистора сопротивлением R1, включенного ГR в цепь обмотки N1 подается на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа. Измерив значение Ux = xx, где x – масштабный коэфГфициент отклонения по горизонтали, х – величина отклонения в делениГях (рис. 3), определим ток I и подставим в формулу (1). В итоге получим Nx H = x. (2) Обозначение Наименование Кол-во Примечание l RГ1-Г6 Гнездо, Г-4 Для определения магнитной индукции в сердечнике наматывается Конденсатор, С еще одна обмотка с числом витком N2. При измерении магнитного по0.038 мФ тока в сердечнике в обмотке возникает ЭДС индукции R1 Резистор МЛТ, 34,0 Ом dp dB E = -N2 = -N2S, (3) Резистор МЛТ, R2 1 dt dt 30 кОм где S – площадь поперечного сечения сердечника.

Сердечник Схема включения вторичной обмотки в измерительную цепь поМ2000НМ S = (66)мм2 казана на рис. 2. Параметры схемы подобраны таким образом, что выТ-Р l = 80 мм полняется условие N1 = 100 в I2R2>>Uc, N2 = 100 в где I2 – ток в обмотке N2; Uc – напряжение на конденсаторе.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема y Суть эксперимента заключается в независимом определении напряженности магнитного поля H в ферромагнетике с помощью закона полного тока и магнитной индукции B на основе использования закона электромагнитной индукции. В работе используется метод наблюдения семейства петель гистерезиса с помощью электронного осциллографа.

0 x Для этого на горизонтально отклоняющие пластины подается сигнал, пропорциональный H, на вертикально отклоняющие пластины – сигнал, xк пропорциональный B.

Исследуемый ферромагнетик представляет собой тонкое кольцо – тороид с намотанными на него двумя обмотками N1 и N2. Когда по обмотке N1 течет ток, внутри сердечника возникает магнитное поле. Если Рис. толщина тороида меньше его диаметра, величину напряженности маг 49 Пренебрегая падением напряжения на вторичной обмотке и на- 3. Срисовать на кальку предельную петлю гистерезиса.





пряжением на конденсаторе, можно записать закон Ома в виде 4. Определить координату «Хк», соответствующую коэрцитивной E = I2R2 (4) силе Hк.

dQ Номер Х У Учитывая, что I2 = -, где Q заряд конденсатора из (3) и (4) х, мВ/дел y, мВ/дел H, А/м В, Тл µ dt петли делений делений получим R.

dB = dQ.

.

N2S.

R.

Проинтегрировав это выражение, получим B = Q.

N2S n Поскольку Q = UcC = U C = yC, окончательно найдем выраже- y y Обработка результатов измерений ние для расчета магнитной индукции:

CR2 1. По формулам (2) и (5) рассчитать значения H и В и записать y B = y, (5) данные в таблицу.

N2S 2. Построить график зависимости B = f(H).

где y – масштабный коэффициент усилителя по вертикали; у – величиB на отклонения сигнала на экране осциллографа (рис. 3).

3. По формуле µ = рассчитать величину относительной магµ0H Подготовка модуля к работе нитной проницаемости и результаты занести в таблицу.

4. Построить график зависимости µ = f(H).

1. Подсоединить к гнездам «PQ» на лицевой панели генератор 5. Для одной из точек основной кривой намагничивания B = f(H) гармонических колебаний.

рассчитать погрешности B, H, µ и записать результат в стандартном 2. Соединить гнезда ЭО «У» с разъемом усилителя осциллографа виде.

с помощью коаксиального кабеля.

6. По измеренному значению Хк рассчитать по формуле (2) коэр3. Соединить гнезда ЭО «Х» с пластинами горизонтальной разцитивную силу Hк.

вертки «Х», предварительно отключив генератор развертки.

4. Включить в сеть генератор и осциллограф и установить частоКонтрольные вопросы ту генератора = 5кГц.

5. Регулируя величину выходного напряжения генератора и уси1. Как классифицируются магнетики ление на оси у осциллографа, установить предельную петлю гистерези2. Что называются магнитной проницаемостью са, соответствующую магнитному насыщению образца, так, чтобы она 3. Почему значение µ для ферромагнетиков велико помещалась на экране.

4. В чем заключается явление гистерезиса и его причина 5. Как можно объяснить остаточную намагниченность Порядок проведения измерений 1. Измерить координаты «Х» и «У» вершины предельной петли Литература гистерезиса.

1. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1970.

2. Уменьшая величину напряжения генератора, получить семей2. Савельев И.В. Курс общей физики. М.: Наука, 1973. Т. 2.

ство петель гистерезиса (6–8 петель). Для каждой петли определить координаты «Х» и «У» ее вершины. Данные занести в таблицу.

51 Лабораторная работа № I,U I Индуктивность и емкость в цепи переменного тока U Цель работы: определение зависимости индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты, а также определение угла сдвига фаз Im тока и напряжения.

Um Приборы и материалы: лабораторный модуль (ёмкость конденсатора С= 0,07 мкФ, индуктивность катушки L= 105 мГн, сопротивление резистора R = 10 Ом), генератор гармонических колебаний типа Г3-(частота генератора, = (300–2000 ) Гц), электронный осциллограф тиа б па GOS-310, мультиметр.

Рис. Теоретические положения Электрический ток, изменяющийся с течением времени, называет- С ся переменным электрическим током. Электрический ток называется периодическим, если его значения повторяются через равные промежутки времени (периоды). В электротехнике чаще всего используется гармонический ток – периодический переменный электрический ток, являющийся а синусоидальной функцией времени.

Если на участок цепи, содержащий резистор (сопротивление рези- ~U стора называют активным), подать напряжение, изменяющееся по синусоидальному (гармоническому) закону Uc I, U U = Umcos t (1) I (Um – амплитудное значение напряжения, В; – циклическая частота, рад/с; t – время, с), то мгновенное значение тока I в цепи определяется б законом Ома:

U Um I = = cost = Im cost, t R R Um где амплитуда силы тока Im =.

R На рис. 1а приведены зависимости тока и напряжения от времени, а на рис. 1б векторная диаграмма для амплитудных значений тока и напряжения. Как можно видеть из рисунков, сдвиг фаз между Um и Im ра вен нулю.

в Um = Im C Рис. 53 Рассмотрим электрическую цепь, содержащую конденсатор L (рис. 2а). Такая цепь является разомкнутой, так как обкладки конденсатора разделены диэлектриком и между ними не может протекать электрический ток. Следовательно, постоянный ток не может протекать по а цепи, содержащей конденсатор.

U Иначе обстоит дело с переменным током. Пусть к цепи, содержащей конденсатор, приложено переменное напряжение, изменяющееся ~ по закону (1) U = Umcos t.

В этом случае конденсатор будет всё время перезаряжаться и по I,U UL I цепи потечёт переменный ток. Если сопротивлением подводящих проводов можно пренебречь, то напряжение на конденсаторе q б Uc = U = = Umcos t, (2) C где q – заряд конденсатора в момент времени t, Кл; С – ёмкость конден- t сатора, Ф.

Мгновенное значение силы тока d q I = = -СUmsin t = Imcos(t + ), (3) dt Um=LIm где Im = СUm Um – амплитудное значение тока, А.

= 1/(C) Величина RC = называется реактивным ёмкостным сопротив- в р C Im лением (или ёмкостным сопротивлением). Для постоянного тока ( = 0) RC =, т. е. постоянный ток в цепи, содержащей конденсатор, течь не Рис. может.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.