Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ

Цель работы: изучить явление взаимной индукции двух коаксиально расположенных катушек.

Приборы и принадлежности: катушки индуктивности L1 и L2, генератор звуковой частоты PQ, вольтметр, шток со шкалой показывающий взаимное расположение катушек.

Методика и техника эксперимента

Явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом называется взаимной индукцией. Рассмотрим два неподвижных контура 1 и 2, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Если по контуру 1 течет ток I1, то он будет создавать магнитный поток Ф21 через контур 2, пропорциональный току I1: Ф21 = L21·I1.

Коэффициент пропорциональности L21 называется коэффициентом взаимной индукции или взаимной индуктивностью контуров. Коэффициент взаимной индукции зависит от взаимного расположения контуров, их формы, а также магнитных свойств окружающей среды. Точно также, если в контуре 2 течет ток I2, он создает магнитный поток Ф12 через контур 1:

Ф12 = L12·I2

Взаимные индуктивности контуров всегда равны: L12 = L21.

Так как ток I1 изменяется, то в контуре 2 индуцируется ЭДС Е2, которая по закону Фарадея пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф21 через этот контур:

E2 = – .

Аналогично, при изменении тока в контуре 2 в первом контуре индуцируется ЭДС, которая равна:

E1 = – .

Из приведенных формул следует, что электродвижущая сила взаимной индукции, возникающая в контуре, пропорциональна скорости изменения тока в соседнем контуре и зависит от взаимной индуктивности этих контуров.

Очевидно, что взаимная индуктивность двух контуров равна магнитному потоку, связанному с одним из контуров, когда в другом контуре идет ток L21 = .



Взаимные индуктивности L12 и L21 измеряются в генри (Гн).

В данной работе исследуется коэффициент взаимной индукции катушек 1 и 2. Короткая катушка 2 надевается на длинную катушку 1 и может перемещаться вдоль ее оси. Питание катушки 1 осуществляется от генератора звуковой частоты PQ. Напряжение U, с генератора подается на катушку 1 через сопротивление R и измеряется с помощью вольтметра V. В этом случае ток через катушку 1 можно определить по формуле:

R >> ; I1 = = = I01×cos ωt.

Переменный ток I1, создает в катушке 2 переменную ЭДС взаимной индукции, которая равна:

E2 = – L21 = L21 ω×sin ωt.

Амплитуда ЭДС взаимной индукции:

E02 = L21 ω = L21 2πν.

Из данного выражения можно определить коэффициент взаимной индукции L21:

L21 = ; U0 = U· ; E 02 = E 2· .

Отсюда:

L21 = . (5.16)

Изучение явления взаимной индукции осуществляется с помощью схемы, представленной на рисунке (5.18):

PQ – звуковой генератор; V – вольтметр; L1 и L2 – катушки индуктивности;

Ш – шток со шкалой, показывающий взаимное расположение катушек.

 

 

 

Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследовать зависимость коэффициента взаимоиндукции L21 от взаимного расположения катушек.

 

1. Установить на звуковом генераторе (PQ) частоту колебаний ν = 30· 103 Гц.

2. С помощью регулятора Р установить на генераторе напряжение U = 3 В.

3. Перемещая шток от 0 до 100 мм, изменять величину r, характеризующую взаимное положение подвижной и неподвижной катушек. Через каждые 10 мм записывать соответствующее значение ЭДС взаимоиндукции Е. Измерение ЭДС производить по верхней шкале милливольтметра (цена деления шкалы 6 мВ).

4. Рассчитать значения коэффициента взаимоиндукции по формуле (5.16), учитывая, что R = 104 Ом, ν = 30· 103 Гц, U = 3 В.

5. Результаты измерений записать в таблицу 5.5. Построить график зависимости коэффициента взаимоиндукции L21от величины r.

Т а б л и ц а 5.5

R = 104 Ом ν= 30· 103 Гц
r, мм E 2, В L21, Гн
     

 

Задание 2. Исследовать зависимость ЭДС взаимоиндукции (E 2) от частоты напряжения генератора (ν).

 

1. Поместить подвижную катушку в положение, соответствующее r = 50 мм.

2. Напряжение на генераторе оставить равным U = 3B.

3. С помощью регулятора частоты изменять частоту звукового генератора (ν) в пределах от 20·103 Гц до 30·103 Гц. Через каждые 2·103 Гц измерять соответствующие значения ЭДС (E 2) так же, как в предыдущем упражнении.

4. Записать результаты измерений в таблицу 5.6. Построить график зависимости E 2 от частоты ν.

Т а б л и ц а 5.6

r = 50 · 103 м
ν, Гц E 2, В
   

Задание 3. Исследовать зависимость ЭДС взаимоиндукции от напряжения генератора U.

1. Оставить подвижную катушку в положении r = 50 мм.

2. Установить на генераторе частоту ν = 25· 103 Гц.

3. При помощи регулятора выходного напряжения генератора (U) изменять напряжение в пределах от 0 до 3 В с интервалом 0,5 В, определяя соответствующее значение ЭДС взаимоиндукции (E 2) аналогично предыдущим упражнениям.

4. Записать результаты измерений в таблицу 5.7. Построить график зависимости ЭДС взаимоиндукцииE 2от величины напряжения генератора U.

 

Т а б л и ц а 5.7

ν = 25· 103 Гц r = 50 · 103 м
U E 2
   

 

Контрольные вопросы

1. В чём заключается явление электромагнитной индукции?

2. Закон Фарадея и правило Ленца для электромагнитной индукции?

3. Какое явление называется взаимной индукцией?

4. От чего зависит величина ЭДС взаимоиндукции?

5. Что называется взаимной индуктивностью контуров?

6. От чего зависит коэффициент взаимной индукции?

7. Как проявляется закон сохранения энергии в явлении электромагнитной индукции?

8. Что такое трансформатор и каков принцип его работы?

9. Объясните график зависимости L21 = f (r), полученный в данной работе?

Лабораторная работа






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.