(где L1 - индуктивность катушки I; R1 - ее активное сопротивление, w - циклическая частота переменного напряжения). В этом случае сдвиг по фазе между током и напряжением, обусловленный индуктивным сопротивлением катушки, равным L1w, становится малым, и ток, протекающий через катушку I, можно определить по закону Ома:
(7)
(где I0,1 - амплитудное значение силы переменного тока).
Переменный ток в катушке I возбуждает переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2:
(8)
(где e0,2 - амплитудное
значение переменной ЭДС взаимной индукции).
Как видно из (8), амплитуда ЭДС взаимной индукции
(9)
(где f - частота переменного напряжения на выходе звукового генератора в Гц, связанная с циклической частотой соотношением w = 2pf).
Из (9) имеем:
(10)
Если поменять местами катушки I и 2, то можно таким же образом найти:
(11)
Катушки 1 и 2 не имеют ферромагнитных сердечников или иных деталей, способных сильно намагничиваться, и поэтому, как и в случае с рассмотренным выше примером контуров 1 и 2, L2,1=L1,2.
|
|
Для измерения амплитудных значений ЭДС взаимной индукции e0,1 иe0,2 используется осциллограф PO. Процедура измерения приведена в отдельной инструкции, размещенной на панели модуля ФПЭ-05.
Рис. 3
Для перемены местами катушек I и 2 необходимо перебросить переключатели П1 и П2 в противоположное положение (рис. 3).
Порядок выполнения работы.
Задание I. Измерение коэффициентов взаимной индуктивности L2,1 и L1,2 и исследование их зависимости от взаимного расположения катушек.
1. Соберите схему, изображенную на рис. 4 и 5.
Рис. 4 Рис. 5
2. Ознакомьтесь с инструкцией по работе с электронным осциллографом и звуковым генератором.
3. Установите напряжение Uди частоту fпеременного напряжения на выходе генератора PQ (по указанию преподавателя) и подайте его на катушку I (с помощью преключателя П1).
4. С помощью переключателя П2 подайте ЭДС, индуцируемую в катушке 2, на осциллограф PO.
5. Установите подвижную катушку I в крайнее положение.
Перемещая ее в противоположное крайнее положение через 1 см, записывайте значения ЭДС взаимной индукции в цепи катушки 2 в таблицу 1.
Таблица 1
|
Uд = . . . Вf= . . . Гц |
||||||
|
r, см |
e0,2 |
L2,1,
Гн |
e0,1 |
L1,2, Гн |
||
|
дел. |
В |
дел. |
В |
|||
|
1. 2. 3. 4. . . . 10. |
||||||
6. По формуле (10) рассчитайте значенияL2,1. Полученные данные занесите в таблицу 1.
7. Поменяв местами катушки L1 и L2(с помощью переключателей П1и П2), повторите измерения по пп. 2, 3 и рассчитайте L1,2.
Задание 2. Измерение коэффициента взаимной индуктивности L2,1 при различных значениях амплитуды переменного напряжения.
1. Поставьте катушку I в среднее положение относительно катушки 2.
2. Задайте частоту на выходе генератора PQ по указанию преподавателя (например, 104 Гц).
3. Измерьте амплитуду ЭДС взаимной индукции e0,2 при различных значениях напряженияUд в цепи катушки I в интервале 0 – 5, через 1 В.
4. По формуле (10) рассчитайте L2,1. Полученные данные занесите в таблицу 2.
Таблица 2
|
R = 104 Ом f = . . . Гц |
|||||
|
Uд, В |
|||||
|
e0,2, В |
|||||
|
L2,1, Гн |
|||||
Задание 3. Измерение коэффициента взаимной индуктивности L2,1 при различных частотах переменного напряжения.
1. Поставьте катушку I в среднее положение относительно катушки 2.
2. Установите амплитуду напряжения на выходе генератора PQ по указанию преподавателя (например, 2 В).
3. Измерьте амплитуду ЭДС взаимной индукции e0,2 при различных частотах переменного напряжения от 5 до 20 кГц (не менее 5 значений).
4. По формуле (10) рассчитайте L2,1. Полученные данные занесите в таблицу 3.
Таблица 3
|
R = 104 ОмUд = . . . В |
|||||
|
f, Гц |
|||||
|
e0,2, В |
|||||
|
L2,1, Гн |
|||||
Обработка результатов измерений.
1. По данным таблицы 1 постройте графики зависимости L2,1 и L1,2 от расстояния r между катушками.
2. По данным таблицы 2 постройте график зависимости L2,1 от напряженияUд на выходе генератора PQ.
3. По данным таблицы 3 постройте график зависимости L2,1 от частоты f.
4. Сформулируйте выводы о влиянии r, Uди f на величинукоэффициента взаимоиндукции катушек.
Контрольные вопросы.
1. Сформулируйте закон электромагнитной индукции Фарадея и правило Ленца.
2. В чем состоит явление вэаимной индукции?
3. Чему равна ЭДС взаимной индукции двух контуров?
4. Как влияет расстояние r между катушками на величину коэффициента их взаимоиндукции?
5. Как влияет частота переменного напряжения, подаваемого на катушку I, на ЭДС взаимной индукции e0,2 ?
6. Почему при увеличении напряжения Uд на катушке 1 ЭДС, наводимая в катушке 2, увеличивается?
7. В каких единицах измеряются коэффициенты взаимной индукции?
Список рекомендованной литературы.
1. А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. Курс физики. –М., Высшая школа, 2000, – 718 с.
2. Т. И. Трофимова. Курс физики. –М., Высшая школа, 2000, – 512 с.
Содержание.
стр.
Цель работы ............................................................................3
Введение..................................................................................3
Метод измерений....................................................................7
Порядок выполнения работы ............................................... 9
Обработка результатов измерений ......................................12
Контрольные вопросы ..........................................................12
Список
рекомендованной литературы ................................12
Учебно-методическое издание
М а р ч е н к о В л а д и м и р И о с и ф о в и ч
Изучение явления взаимной индукции
___________________________________________________
___________________________________________________
127994, Москва, ул. Образцова, 15. Типография МИИТа
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
