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 КС.
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:
