Изучение явления взаимной индукции (Отчет по лабораторной работе № 5)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Ф. СКОРИНЫ»

Физический  факультет

Кафедра АСОИ

Лабораторная работа №5

На тему: изучение явления взаимной индукции.

Исполнитель

студентка  группы Ф-16                                        Зыск Анна Валентиновна

Проверил                                                               Баранов Михаил Тихонович

ГОМЕЛЬ 2005

Цель работы: определить коэффициенты взаимной  индуктивности двух соосно расположенных катушек для различных частот.

            Приборы и принадлежности:

Кассета ФПЭ-05/06,генератор ГЗ-102,осциллограф С1-71.

            Описание установки:

Кассета ФПЭ-05-06 содержит две катушки. Короткая  катушка одета  соосно  на длинную и может свободно перемещаться вдоль последней при  помощи штока, выведенного на переднюю панель . На передней панели  кассеты установлены : две пары гнезд:PQ- для подключения питающего генератора и PO-для подключения осциллографа; два переключателя S₁ и S₂ – для попеременного подключения катушек к входным и выходным гнездам.(рис. 5.1.)

 

                                                                                                               

 

Рис. 5.1.

Выполнение работы:

1.  С помощью осциллографа устанавливаем выходное амплитудное значение 4В, f = 10кГц.

2.  Подключаем генератор сигналов низкочастотный к выходным гнездам Х1, Х2 (“PQ”), а осцилограф к выходным гнездам Х₃, Х₄ (“PО”).

3.  Переключатель S₁ поставили в положение “PQ”, а S₂  в это время находится в положении “PО”. При этом катушка L₁ через активное сопротивление R₁ 10кОм подключена к входным гнездам Х₁, Х₂, а катушка L₂ подключается к выходным гнездам Х₃, Х₄.

4.  Определяем амплитудные значения Э.Д.С. взаимоиндукции при всех положениях штока (от 0 до 100). По формуле (5.7.) рассчитываем коэфициент взаимоиндукции и по формуле (5.14) коэффициент связи. Данные измерений по осцилографу занесены в таблицу 1.

       (5.7.), где М₂₁ – коэфициент взаимной индукции катушки 2 по отношению к катушке 1 и равный М₁₂ , f – частота генератора, E₁,  E₂ – амплитуды напряжения катушек  L₁ и L₂ измеренные осциллографом.

   (5.14), где , , где U₁- напряжение на входе, а U₂ – напряжение  на выходе.

, , 

 Табл. 1

Частота  f	Положение штока, мм	E1	E2	M21	M12	К1	К2	K
10kГц	0	3	1,5	0,059	0,119	1,3	0,75	0,987
10kГц	10	3,8	1,15	0,045	0,151	1,05	0,95	0,998
10kГц	20	4,4	1,2	0,047	0,175	0,9	1,1	0,994
10kГц	30	4,5	1,2	0,047	0,179	0,88	1,125	0,994
10kГц	40	4,9	1,2	0,047	0,195	0,81	1,225	0,996
10kГц	50	4,7	1,2	0,047	0,187	0,85	1,175	0,999
10kГц	60	4,4	1,2	0,047	0,175	0,9	1,1	0,994
10kГц	70	4,2	1,2	0,047	0,167	0,95	1,05	0,998
10kГц	80	4	1,15	0,045	0,159	1	1	1
10kГц	90	2,8	1,5	0.059	0,111	1,43	0,7	1,001
10kГц	100	1,6	0,15	0,006	0,063	2,5	0,4	1

5. Повторяем измерения по п. 4 для частоты генератора f = 20 кГц.

Табл. 2

Частота  f	Положение штока, мм	E1	E2	M21	M12	К1	К2	K
20kГц	0	2,15	0,8	0,159	0,428	1,86	0,54	1,002
20kГц	10	3,15	1	0,199	0,627	1,27	0,79	1,002
20kГц	20	3,2	1,1	0,219	0,637	1,25	0,8	1
20kГц	30	4	1,2	0,238	0,796	1	1	1
20kГц	40	4	1,2	0,238	0,796	1	1	1
20kГц	50	4,05	1,2	0,238	0,806	0,99	1,013	1,001
20kГц	60	4,05	1,2	0,238	0,806	0,99	1,013	1,001
20kГц	70	4	1,2	0,238	0,796	1	1	1
20kГц	80	3,1	1,2	0,238	0,617	1,29	0,775	0,88
20kГц	90	2,2	0,7	0,139	0,438	1,8	0,55	0,994
20kГц	100	1,1	0,4	0,079	0,219	3,6	0,275	0,994

6. Переключатель S₁ поставили в положение “PО”. Катушку L₁ подключили к выходным гнездам Х₃, Х₄. В это время переключатель S₂ находится в положении “PQ”,  катушка L₂ подключена через активное сопротивление R₁= 10кОм к входным гнездам Х₁, Х₂. Повторные измерения по п.4 при U генератора = 4В,  f= 10 кГц, f= 20кГц.

7. Графики зависимости М₁₂ и М₂₁ от длины l,  т.е. от взаимного расположения катушек L₁ и  L₂.

При кГц

  

При кГц

Вывод: Опытным путем определили коэффициенты взаимной индуктивности двух соосно расположенных катушек для различных частот. Мы выяснили, что коэффициенты взаимоиндукции не зависят от величины и частоты питающего напряжения. (Разница в табличных значениях  М при f = 10 кГц и f = 20 кГц получается из-за разницы шкал измерения). Построили графики зависимости М₁₂ и М₂₁ от длины l,  т.е. от взаимного расположения катушек L₁ и  L₂ при f = 20 кГц.