6 Метод измерений.

Вданной работе изучается явление взаимной индукции можду длинной катушкойI и короткой катушкой 2, которая надевается на катушку I и может перемещаться вдоль ее оси. Одна из кату­шек, например I, включается в цепь генератора переменного тока звуковой частоты (PQ), напряжение, на выходе которого изменяется по закону:

(5)

Вольтметром, расположенным на пане­ли генератора PQ, измеряются действующие значения напряжения U_d = U_o/2. Последовательно с катушкой подключено сопротивление R, выбранное таким образом, чтобы выполнялось неравенство:

(6)

(где L₁ - индуктивность катушки I; R₁ - ее активное сопротивление,  - циклическая частота переменного напряжения). В этом случае сдвиг по фазе между током и напряжением, обусловленный индуктивным сопротивлением катушки, равным L₁, становится малым, и ток, протекающий через катушку I, можно опреде­лить по закону Ома:

(7)

(где I_0,1 - амплитудное значение силы переменного тока).

Переменный ток в катушке I возбуждает переменную ЭДС взаимной ин­дукции в катушке 2:

(8)

(

7

где_0,2 - 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 f).

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, L_2,1=L_1,2.

Для измерения амплитудных значений ЭДС взаимной индукции _0,1 и _0,2 используется осциллограф PO. Процедура измерения приведена в отдельной инструкции, размещенной на панели модуля ФПЭ-05.

Р

8

ис. 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 L_2,1 и L_1,2 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 U_д и частоту f переменного 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

9

. Установите подвижную катушкуI 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 = . . . В f = . . . Гц
r, см	0,2		L2,1, Гн	0,1		L1,2, Гн
	дел.	В		дел.	В
1. 2. 3. 4. . . . 10.

6. По формуле (10) рассчитайте значения L_2,1. Полученные данные занесите в таблицу 1.

7. Поменяв местами катушки L₁ и L₂ (с помощью переключателей П₁ и П₂), повторите измерения по пп. 2, 3 и рассчитайте L_1,2.

Задание 2. Измерение коэффициента взаимной индуктивности L_2,1 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 _0,2 при различных значениях напряжения U_д в цепи катушки I в интервале 0 – 5, через 1 В.

4. По формуле (10) рассчитайте L_2,1. Полученные данные занесите в таблицу 2.

10

Таблица 2

R = 104 Ом f = . . . Гц
Uд, В
0,2, В
L2,1, Гн

Задание 3. Измерение коэффициента взаимной индуктивности L_2,1 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 _0,2 при различных частотах переменного напряжения от 5 до 20 кГц (не менее 5 значений).

4. По формуле (10) рассчитайте L_2,1. Полученные данные занесите в таблицу 3.

Таблица 3

R = 104 Ом Uд = . . . В
f, Гц
0,2, В
L2,1, Гн