Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема установки для измерения индуктивности двух контуров представлена на рис. 10.1. через первый контур Iпропускают переменный ток частотойот звукового генератора. При этом во втором контуреIIиндуцируется ЭДС индукции. Измерив амплитудные значения силы тока в первом контуре и ЭДС во втором контуре, можно определить взаимную индуктивность контуров по формуле (10.1).

Силу тока I₁в первом контуре можно определить, если измерить падение напряженияU₁на резистореR₁, сопротивлениеRкоторого известно:I₁= U₁/ R. НапряжениеU₁измеряется с помощью электронного осциллографа с калиброванным усилителем вертикального отклонения луча.

Отклонению луча на у делений соответствует поданное на «вход У» напряжение U=Ky, где K— коэффициент верти­кального отклонения луча, имеющий смысл цены деления вертикальной шкалы осциллографа (В/дел.).

Рис. 10.1

ЭДС индукции Э₂ во втором контуре измеряется с помощью того же осциллографа; для этого «вход Y» ЭО отсоединяют от клемм «в» и «б» и присоединяют к клеммам «г» и «д».

Конкретные задачи

1. Измерить взаимную индуктивность двух катушек при различных углах  между осями катушек. Измерения выполнить для двух значений силы тока I₁. Построить график зависимости L₂₁ от 

2. Измерить взаимную индуктивность соленоида и надетой на него катушки при отсутствии ферритового сердечника. Измерения выполнить при трех значениях частоты. Полученные результаты усреднить и сравнить со значением L₂₁, вычисленным по формуле (10.2).

3. Измерить взаимную индуктивность соленоида и надетой на него катушки при вдвинутом внутрь соленоида ферритовом сердечнике. Определить по формуле (10.3) эффективную магнитную проницаемость_эфф ферритового сердечника.

Порядок выполнения работы Задание 1.

Используется установка 1, состоящая из двух коротких катушек, причем одна катушка может поворачиваться, и угол между осями катушек может изменяться от нуля до 90⁰.

1. Собрать схему в соответствии с рис. 10.1. Присоеди­нить «вход Y» ЭО к клеммам «в» и «б» установки.

2. Включить звуковой генератор в сеть ~220 В. Устано­вить частоту 1000 Гц. С помощью ручки «Регулировка выхода» установить выходное напряжение 10 В по шкале вольтметра, расположенного на панели ЗГ.

3. Включить осциллограф в сеть ~220 В. Добиться устойчивого изображения синусоиды на экране (с помощью ручек «Уровень» и «Стабильность»).

Рис. 10.2

4. С помощью переключателя «Вольт/дел.» подобрать чувствительность осциллографа так, чтобы удвоенная ам­плитуда колебаний 2А₁ была равна четырем – шести делениям (см. рис. 10.2).

5. Измерить удвоенную амплитуду 2А₁ колебаний на эк­ране осциллографа. Определить амплитудное значение силы тока в цепи первой катушки:

, (10.4)

где К₁ — цена одного деления вертикальной шкалы осцил­лографа, В. Значение К₁ задается с помощью переключателя «Вольт/дел.». Значение R указано на установке. Резуль­тат измерения I_1а занести в табл. 10.1.

6. Установить оси катушек параллельно (=0°). Присо­единить «вход Y» осциллографа к клеммам «г» и «д» (см. рис. 10.1). При этом отклонение луча ЭО по вертикали про­порционально ЭДС индукции во второй катушке. С помо­щью переключателя «Вольт/дел.» подобрать чувствитель­ность осциллографа так, чтобы удвоенная амплитуда колебаний 2А₂ была равна четырем – шести делениям. Измерить амплитудное значение ЭДС индукции во второй катушке:

, (10.5)

где К₂ — цена одного деления вертикальной шкалы осцилло­графа, В/дел. Результат измерения Э_2а занести в левую часть табл. 10.1.

7. Выполнить измерения Э_2а при разных углах  между осями катушек. Угол  изменять через 10°, от 0 до 90°. Ре­зультаты измерений занести в табл. 10.1.

 = 1000Гц, R= Таблица 10.1

2А1=… К1=… I1а =… U1а=…					2А1=… К1=… I1а =… U1а=…
0	2А2, дел.	К2, В/дел.	Э2а, В	L21, мГн	0	2А2, дел.	К2, В/дел.	Э2а, В.	L21, мГн
0					0
10					10
20					20
30					30
40					40
50					50
60					60
70					70
80					80
90					90

8. С помощью ручки «Регулировка выхода» уменьшить напряжение, подаваемое от звукового генератора в цепь первой катушки, до 5 В (по шкале вольтметра, расположенного на панели ЗГ).

9. Повторить все измерения пп. 4 – 7 при другой силе тока в первой катушке. Результаты занести в правую часть табл. 10.1.

10. Выключить ЗГ с помощью тумблера «Сеть» и отсоединить установку 1 от ЗГ и осциллографа.

Задание 2.

Используется установка 2, состоящая из соленоида и короткой катушки, надетой на соленоид.

1. Собрать схему в соответствии с рис 10.1 (теперь I – соленоид, II – катушка).

2. Включить ЗГ. Установить частоту 500 Гц и выходное напряжение ЗГ 10В (по шкале вольтметра на панели ЗГ).

3. С помощью переключателя «Вольт/дел.» подобрать чувствительность осциллографа так, чтобы удвоенная ампли­туда колебаний на экране была равна четырем – шести деле­ниям ( 2А₁ = 4  6 дел.).

4. Измерить удвоенную амплитуду колебаний на экране осциллографа и определить по формуле (10.4) амплитудное значение силы тока I_1а в соленоиде. Результаты измерений занести в табл. 10.2.

5. Присоединить «Вход Y» осциллографа к клеммам «г» и «д» для измерения ЭДС индукции в катушке, надетой на соленоид. Подобрать чувствительность осциллографа с по­мощью переключателя «Вольт/дел.» и измерить удвоен­ную амплитуду 2А₂, Определить по формуле (10.5) ампли­тудное значение ЭДС индукции Э_2а. Результаты измерений занести в табл. 10.2.

6. Выполнить измерения амплитудного значения ЭДС индукции при частотах 1000 и 1500 Гц. При этом следить, чтобы выходное напряжение ЗГ было равно 10 В. Резуль­таты занести в табл. 10.2.

R = ; U_1а = Таблица 10.2

Соленоид и катушка	2А1 =… К1=… I1а =…
	, Гц	2А2, дел.	К2, В/ дел.	Э2а, В	L21, мГн
Без феррита	500
	1000
	1500
С ферритом	500

7. Установить частоту 500 Гц. Вставить внутрь соленоида ферритовый стержень. Измерить ЭДС индукции Э_2а. Резуль­тат занести в табл. 10.2. При частоте 500 Гц сила тока в цепи соленоида практически одна и та же при вдвинутом ферритовом сердечнике и без него (уменьшением силы тока в соленоиде из-за увеличения реактивного сопротивления L_1 можно пренебречь).

8. Вытащить ферритовый стержень из соленоида, выклю­чить осциллограф и звуковой генератор, отсоединить их от установки.