Определение коэффициента взаимной индукции двух соленоидов. Вариант № 2

Министерство образования РФ

Санкт- Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

Кафедра общей и технической физики.

Отчет по

ЛАБОРАТОРНОЙ  РАБОТЕ  № 17

Тема: «Определение коэффициента взаимной индукции двух СОЛЕНОИДОВ»

Выполнил:  студент                                                                Печерский П.А..   

Группа: МЦ-03

Проверил:                                                                                 Егоров С.В.

Дата:                                                                                           21.10.04.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2004 г.

Цель работы – изучение явления взаимной индукции и измерение коэффициента взаимной индукции двух соленоидов.

Схема установки:

 

Краткие теоретические сведения

Физическое явление, лежащее в основе работы: Изменение магнитного потока кругового тока в пространстве.

Потокосцепление-это магнитный поток, проходящий через площадь всех витков контура.

Электромагнитная индукция - явление, состоящее в том, что в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает ЭДС индукции.

Явление взаимной индукции – это явление, заключающееся в том, что при изменении тока в первом контуре во втором контуре возникает ЭДС.

Законы и соотношения, используемые в работе:

З-н электромагнитной индукции Фарадея:

;                                                    где - потокосцепление через второй контур (Вб).

t – время (с).

=В.

Потокосцепление, проходящее через площадь всех витков второго контура:

 

M- Коэффициент взаимной индукции (Гн);

I1- сила тока в первом контуре (А);

В- магнитная индукция (Тл);

S2- площадь второго контура ();

N2- кол-во витков во втором контуре.

Индукция магнитного поля:

I1- сила тока в первом контуре (А);

 – магнитная проницаемость среды (воздух - =1);

 – магнитная постоянная (=4)

N₁ – число витков в соленоиде;

 – длина соленоида (м)

Сила тока в первом контуре:

                                                                          – амплитуда силы тока (А);

 – частота переменного тока (Гц).

Максимальное напряжение на зажимах второго контура:

                                                                                     – амплитуда тока (А);

                     – частота переменного тока (Гц)

- Коэффициент взаимной индукции (Гн);

Зависимость коэффициента взаимной индукции от угла между осями соленоидоидов:

                                                                   М0- максимальное значение коэффициента взаимной индукции (Гн).

Основная расчетная формула

Коэффициент взаимной индукции:

                                                 –сила тока (А);

 – частота переменного тока (Гц);

U2- напряжение на зажимах второго контура (В).

Формула погрешности косвенных измерений для коэффициента взаимной индукции

;

при I₀ = 10 мА и f = 5 кГц; U2- среднее значение напряжения (В).

Погрешности прямых измерений

Сил тока:

Напряжение:

Частота: Гц

Таблица 1: Измерение напряжения и вычисление коэффициента взаимной индукции при постоянной частоте и силе тока в зависимости от угла между осями соленоидов

Таблица 2: Измерение напряжения и вычисление коэффициента взаимной индукции при постоянном угле между осями соленоидов и силе тока

Таблица 3: Измерение напряжения и вычисление коэффициента взаимной индукции при постоянном угле между осями соленоидов и частоте тока

Примеры расчетов

Для первого опыта:

Коэффициент взаимной индукции для первого опыта:

Среднее значение коэффициента взаимной индукции для первого опыта:

Среднее значение коэффициента взаимной индукции для второго опыта:

Коэффициент взаимной индукции для второго опыта:

Пример расчета погрешности для коэффициента взаимной индукции

Окончательный результат для коэффициента взаимной индукции:

Вывод

Из проведенной лабораторной работы мы выяснили, что коэффициент взаимной индукции обратно пропорционален частоте переменного тока и углу между осями двух соленоидов, график же зависимости коэффициента взаимной индукции от силы тока указывает на то, что характер зависимости синусоидальный, хотя погрешность приборов могла повлиять на результаты измерений, а они,  в свою очередь, на построение графика.

Графики