50050

Определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью исследования вынужденных колебаний в RL – цепи

Лабораторная работа

Физика

Определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью исследования вынужденных колебаний в RL-цепи. Цепь состоит из генератора резистора обладающего активным электрическим сопротивлением цепи R и катушки индуктивности обладающей реактивным индуктивным сопротивлением 1 w = 2pn циклическая частота колебаний. Фаза колебаний напряжения на индуктивности опережает фазу колебаний напряжения...

Русский

2014-01-14

293 KB

31 чел.

Лабораторная работа № 5.21*

Определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью исследования вынужденных колебаний в RL – цепи.

Цель: экспериментально определить индуктивность соленоида и взаимную индуктивность двух соленоидов.

Приборы и принадлежности: генератор многофункциональный АНР-1002, блок амперметра-вольтметра АВ1, стенд с объектами исследования С3-ЭМ01, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения:

Рассмотрим вынужденные колебания, происходящие в цепи, изображенной на рис. 1. Цепь состоит из генератора, резистора, обладающего активным электрическим сопротивлением цепи R и катушки индуктивности, обладающей реактивным индуктивным  сопротивлением  

,                                                        (1)

( w = 2pn - циклическая частота колебаний). Фаза колебаний напряжения на индуктивности опережает фазу колебаний напряжения на резисторе на π/2. С учетом сдвига фаз между колебаниями напряжения на резисторе и катушке индуктивности общее сопротивление цепи определяется по формуле

.                                   (2)

По закону Ома напряжение на генераторе  UГ и напряжение на резисторе UR соответственно запишутся

,                                      (3)

.                                                      (4)

Разделив (3)  на  (4), получим формулу для расчета индуктивности катушки, включенной в контур, через экспериментально определяемые параметры e, UR, R,w.

.                                                 (5)

На рис. 2 изображена система двух последовательно соединенных соленоидов, имеющих  общий магнитный поток. В случае сонаправленных полей (рис. 2 а) общая индуктивность такой системы равна

,                                                 (6)

где L12 – коэффициент взаимной индуктивности двух соленоидов.

Взаимная индуктивность это коэффициент пропорциональности между током в одном из соленоидов и потокосцеплением взаимной индукции.

В случае магнитных полей направленных навстречу друг другу (рис. 2 б) имеем

                                               (7)

Из уравнений (6) и (7) коэффициент взаимной индуктивности определяется по следующей формуле 

                                                   (8)

а

б

Рис. 2

Порядок выполнения работы

  1.  Соберите схему, приведенную на рис. 1, используя в качестве сопротивления резистор R2 и соленоид с индуктивностью L1.
  2.  Убедитесь, что отжаты клавиши регулировки симметрии фронта 4 (SYMMETRY) и клавиша регулировки постоянной составляющей сигнала 5 (OFFSET). На блоке переключателей для управления режимом качания частоты 7 (SWEEP) зафиксируйте конечную частоту, нажав кнопку STOP  и отжав ON .
  3.  Подключите питание генератора клавишей включения и выключения питания 1 (POWER) и блока амперметра-вольтметра АВ1 клавишей СЕТЬ на передней панели блока.
  4.  На генераторе АНР-1002 с помощью переключателей выбора формы выходного сигнала 14 выберите синусоидальный сигнал . С помощью клавиш установки частотного диапазона 3 (клавиши  и  ) и регулятора частоты выходного сигнала 11 (FREQUENCY) установите частоту выходного сигнала генератора в интервале от 10 до 15 кГц .
  5.  Произведите измерения напряжения на генераторе UГ, подключив вольтметр к генератору. Измерьте напряжение на резисторе UR. Данные занести в табл. 1 вместе с частотой сигнала генератора, которая изображается на индикаторе генератора АНР-1002.
  6.  Изменяя частоту генератора с помощью регулятора частоты выходного сигнала 11 (FREQUENCY) (но не выходя за пределы указанного диапазона частот), повторите измерения п. 2 еще два раза. Результаты измерений занесите в табл. 1.
  7.  Повторите все измерения в п.5 и п. 6, используя в качестве индуктивности соленоид L2. Данные занесите в табл. 2.
  8.  По данным таблиц 1 и 2 с помощью формулы (5) определите индуктивности L1 и L2. Результаты обработайте по методу косвенных невоспроизводимых измерений.
  9.  Соедините последовательно два соленоида с индуктивностью L1 и L2 для случая сонаправленных полей, собрав схему, изображенную на рис. 2а, используя в качестве резистора R2 (обратите внимание на соединения катушек согласно расположению точек).
  10.  Определите напряжения на генераторе UГ и на резисторе UR, результаты занесите в табл. 3 вместе с частотой сигнала генератора. По формуле (5) определите индуктивность системы катушек Lоб1 в случае сонаправленных полей. Результат занесите в табл. 3.
  11.  Соедините последовательно два соленоида с индуктивностью L1 и L2 для случая противоположно направленных полей, собрав схему, изображенную на рис. 2б, используя в качестве резистора R2 (обратите внимание на последовательность соединения катушек согласно расположению точек). Определите напряжения на генераторе UГ и на резисторе UR, результат занесите в табл. 3 вместе с частотой сигнала генератора. По формуле (5) определите индуктивность системы катушек Lоб2 в случае полей, направленных навстречу друг другу. Результат занесите в табл. 3.
  12.  По данным табл. 3, используя формулу (8), рассчитайте значение коэффициента взаимной индукции L12. Результат занесите в табл. 3.

Таблица 1

R

Ом

n

кГц

UГ

В

UR

В

L1

мГн

<L1> мГн

D L1 мГн

e

%

1

150

2

3

Таблица 2

R,

Ом

n

кГц

UГ

В

UR

В

L2

мГн

<L2> мГн

DL2 мГн

e

%

1

150

2

3

Таблица 3

R

Ом

n

кГц

UГ

В

UR

В

L, мГн

L12

мГн

сонаправленные (рис.2а)

150

противоположно направленные (рис.2б)

Контрольные вопросы

1. Индуктивность в цепи переменного тока. Сдвиг фаз между колебаниями напряжения и тока. Индуктивное сопротивление.

2. Вынужденные колебания в RL – цепи. Напряжение на различных участках цепи.

3. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида.

4. Явление взаимной индукции. Метод определения коэффициента взаимной индукции в данной лабораторной работе.

Рис. 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79908. Наші права – щасливе дитинство 103.5 KB
  Ознайомити учнів з їхніми основними правами та обов’язками. Вчити відрізняти права від обов’язків закріпити їх в пам’яті учнів. Ілюстрований матеріал до теми плакати Знай свої права та обов’язки Права дітей Обов’язки учнів Світова книга прав дитини картки для групової роботи комп’ютер презентація...
79909. ГРА ДЛЯ ЕРУДИТІВ «РОЗУМНИКИ» 95 KB
  12 учасників Записати відгадки до загадок. На кожну відгадку 1 хвилина Перевірити і порахувати кількість правильних відповідей 6 учасників Кожен вибирає 1 тему, по якій отримує 6 питань. На відповіді відводиться 1 хвилина. Не знаючи відповіді на дане питання, учасник має право просити наступне.
79910. Козацькі розваги 47.5 KB
  Добрий день вам, друзі щирі! Хай живеться вам у мирі. Не минайте нашу хату, Бо у нас сьогодні свято. Сьогодні, гадаєм, якраз буде вчасно, Щоб був у вас дійсно чудовий настрій, Упоравшись з ділом, хіба вам не варто Зустрітися з силою, піснею, жартом.
79911. Козацькі розваги. Свято 59 KB
  Хай буде доля на все роздолля А до того – літ пребагато На добро і згоду Хай не буде переводу козацькому роду Козаки були вільні і безстрашні люди. Часом козаки віддавали перевагу смерті ніж ганебному рабству.
79912. Розваги вдома 144.5 KB
  Сьогодні ми познайомимось з тим як можна розважатися вдома чим можна гратися а від чого треба знаходитися подалі. Всі ці знання вам необхідні для того щоб ігри і розваги вдома приносили лише радість задоволення а не були причиною травм пожеж і біди.
79913. Сценарій виступу агітбригади юних інспекторів руху 44.5 KB
  Мета: пропаганда вивчення правил дорожнього руху, засудження безвідповідального ставлення до свого життя та життя інших людей, просвітницька діяльність серед дітей та молоді, попередження ДТП. Обладнання: костюми світлофорів, шлагбаум, автомобіль, костюм інспектора ДАІ, дорожні знаки.
79914. УСНИЙ ЖУРНАЛ «ДВАДЦЯТИЛІТНІЙ ШЛЯХ НА ГОЛГОФУ» 112.5 KB
  Мета: ознайомити учнів із життєвим шляхом поета світового рівня, борця за справедливість; навчати розумінню, що таке добро і зло, в чому сенс людського життя, щастя; переконати, що правдиве слово митця будило совість нації; формувати високі моральні якості; виховувати національну гідність і свідомість.
79915. Виховна година «Хто вам сказав, що я слабка...» 161 KB
  Викладач Ні я жива Я буду вічно жити Я в серці маю те що не вмирає Так писала відома українська поетеса Леся Петрівна Косач. На шлях я вийшла ранньою весною І тихий спів несмілий заспівала Леся Українка пройшла великий шлях перемоги духу над стражданням тіла і проявами буденності життя.
79916. Счастливый случай 1.84 MB
  Все вопросы заданы скорее в шутку. Однако даже самые трудные из этих вопросов все равно предназначены для забавы. Участники быстро отвечают на вопросы. Вы слушайте вопросы Ни пуха ни пера Любой предмет в физике.