Взаимоиндуктивность магнитно-связанных катушек.

Лабораторная работа № 6.

Взаимоиндуктивность – это явление, проявляющееся тогда, когда два элемента электрической цепи, обладающие индуктивностью (две катушки индуктивности, два близко расположенных проводника с током и т.п.) оказывают влияние друг на друга через общий для них магнитный поток. В электротехнике это явление схематично представляется в виде двух катушек индуктивности, связанных взаимоиндукцией M (рис.1). При этом кроме ЭДС самоиндукции катушки от собственного тока напряжение уравновешивается ещё и ЭДС взаимоиндукции от тока соседней катушки. Математически это может быть представлено уравнениями.

где М – коэффициент взаимоиндукции, измеряемый в Генри и отражающий взаимодействие катушек индуктивности через общее для них магнитный поток.

Знак плюс перед вторым слагаемым берётся при согласном включении катушек индуктивности (собственный магнитный поток и поток от соседней катушки действуют согласно, то есть ЭДС само и взаимоиндукции суммируются). При этом включении токи обеих катушек условно направляют от начала, обозначаемого звёздочкой, к концу обмоток (см. рис.1). Встречное включение катушек – знак минус в формулах (ЭДС взаимоиндукции вычитается из ЭДС самоиндукции), и ток в одной катушке на схеме направляется от начала обмотки (от звёздочки) к концу, а у другой обмотки от конца к началу.

При синусоидальных токах уравнения для индуктивно связанных катушек принимают вид.

Часто для оценки индуктивной связи используется коэффициент связи К_С.

 

Цель работы: определить, как влияют катушки друг на друга при связи друг с другом через магнитное поле на небольшом расстоянии.

L1

U=70 В

L2

mV

L3

Рис. 1.

На общий ферромагнитный сердечник надеты три катушки индуктивности с большим числом витков (рисунок 2). Катушки L1 и L2 включаются либо согласно (магнитные потоки катушек складываются), либо встречно (магнитные потоки катушек вычитаются).

Катушки L1 и L2 катушки возбуждают магнитное поле в сердечнике, катушка L3 – индикаторная катушка.

Катушки L1 и L2 могут перемещаться по сердечнику и менять расстояние от измерительной катушки.

Расстояние между катушками измерять между центрами катушек (отмечены точками).

Рис. 2.

Индуктивности катушек L1 и L2 одинаковы.

Опыт 1. На сердечник надеть одну катушку и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи между катушками по показаниям вольтметра. Данные занести в таблицу.

Опыт 2. На сердечник надеть вторую катушку согласно первой и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи.

Опыт 3. На сердечник надеть вторую катушку встречно первой и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи.

Полученные данные занести в таблицы.

Опыт 1.
S1 (м)
U (B)

 

Опыт 2.
S1 (м)
S2 (м)
U (B)

 

Опыт 3.
S1 (м)
S2 (м)
U (B)

 

Сделать вывод о проделанной работе.

Ход работы:

1) На сердечник надел одну катушку и меняя расстояние между подвижной и индикаторной катушками, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 1.
S1 (м)	0,13	0,09	0,055	0,035
U (B)	1,6	4,5		11,6

 

2) На сердечник надел вторую катушку, согласно с первой и меняя расстояние между ними и индикаторной катушкой, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 2.
S1 (м)	0,035	0,055	0,07	0,105
S2 (м)	0,07	0,09	0,105	0,135
U (B)	14,1		7,9	4,5

 

3) На сердечник надел вторую катушку, встречно с первой и меняя расстояние между ними и индикаторной катушкой, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 3.
S1 (м)	0,11	0,08	0,06	0,035
S2 (м)	0,145	0,11	0,09	0,065
U (B)	1,9	2,2	3,2	5,4

 

Вывод: