Лаба 5. Лабораторная работа 21 определение индуктивности соленоида и коэффициента взаимной индуктивности с помощью
 Скачать 76.21 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.21 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА И КОЭФФИЦИЕНТА ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В RL – ЦЕПИ. Группа: Проверил: Омск 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 R L = ωL , (1) ( ω = 2 πν − 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 R ОБ = √ R 2 + R L 2 = √ R 2 +( ω⋅L) 2 . (2) По закону Ома напряжение на генераторе U Г и напряжение на резисторе U R соответственно запишутся U Г = I⋅R ОБ = I⋅ √ R 2 +( ω⋅L) 2 , (3) U R = I⋅R . (4) Разделив (3) на (4), получим формулу для расчета индуктивности катушки, включенной в контур, через экспериментально определяемые параметры ε , U R , R, ω L= R 2πv √ ( U Г U R ) 2 − 1 . (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 L об 1 = L 1 + L 2 + 2L 12 , (6) где L 12 – коэффициент взаимной индуктивности двух соленоидов. Взаимная индуктивность L 12 это коэффициент пропорциональности между током в одном из соленоидов и потокосцеплением взаимной индукции. Рис. 1 v v R L Г U Г U R В случае магнитных полей направленных навстречу друг другу (рис. 2 б) имеем L об 2 = L 1 + L 2 − 2L 12 (7) Из уравнений (6) и (7) коэффициент взаимной индуктивности определяется по следующей формуле L 12 = L об 1 − L об 2 4 (8) v v R 2 L 1 L 2 Г v v R 2 L 1 L 2 Г а б Рис. 2 Результаты измерений и расчеты Таблица 1 № R ν U Г U R L 1 > мГн ∆ L 1 мГн ε Ом кГц В В мГн % 1 150 2 3 L= R 2πv √ ( U Г U R ) 2 − 1 I. Вычисление индуктивности первой катушки для каждой частоты L 11 = L 12 = L 13 = II. Вычисление среднего значения индуктивности первой катушки 〈 L 1 〉= III. Расчет погрешностей индуктивности первой катушки (по правилам обработки косвенных невоспроизводимых измерений) 1) Вычисление среднеквадратичной погрешности S L 1 = 2) Вычисление абсолютной погрешности ΔL 1 = 3) Вычисление относительной погрешности ε L 1 = IV. Запись результата: Таблица 2 № R ν U Г U R L 2 > мГн ∆ L 2 мГн ε Ом кГц В В мГн % 1 150 2 3 L= R 2πv √ ( U Г U R ) 2 − 1 I. Вычисление индуктивности второй катушки для каждой частоты L 21 = L 22 = L 23 = II. Вычисление среднего значения индуктивности второй катушки 〈 L 2 〉= III. Расчет погрешностей индуктивности второй катушки (по правилам обработки косвенных невоспроизводимых измерений) 1) Вычисление среднеквадратичной погрешности S L 2 = 2) Вычисление абсолютной погрешности ΔL 2 = 3) Вычисление относительной погрешности ε L 2 = IV. Запись результата: Таблица 3 № R ν U Г U R L, мГн L 12 Ом кГц В В мГн сонаправ. 150 противоп. L= R 2πv √ ( U Г U R ) 2 − 1 Вычисление индуктивности системы катушек L об 1 в случае сонаправленных полей L об 1 = Вычисление индуктивности системы катушек L об 2 в случае полей, направленных навстречу друг другу L об 2 = Вычисление коэффициента взаимной индукции L 12 L 12 = L об 1 − L об 2 4 = Вывод по лабораторной работе Объекты исследования, применяемые исследовательские методики Полученные результаты Заключение |