Одну з котушок через ключ приєднують до гальванічного елемента, до затискачів інший підключають гальванометр. У момент замикання ключа виникають струми в обох котушках, причому струм i2 створює магнітний потік, спрямований назустріч потоку першої котушки (правило Ленца). Тому при включенні гальванічного елемента токіi1іi2направлени протилежно щодо однойменних затискачів. Напрямок токаi1ізвестно, так як відома полярність джерела живлення, а напрямок токаi2определяется по відхиленню гальванометра. Токi2направлен до позитивного затискача гальванометра, якщо стрілка його відхиляється за шкалою (шкала одностороння). Однойменними зажимами котушок є затискачі, до яких приєднані затискачі джерела і гальванометра: два інших затиску також однойменний.
Індуктивно пов'язані котушки мають такі параметри, як активний опір, індуктивність, взаємна індуктивність. Активний опір залежить від довжини, перетину і матеріалопроводи. Індуктивність залежить від конструкції котушки, числа витків, перетину котушки, її довжини і провідності середовища (сердечника), все це виражено у формулі:
Взаємна індуктивність котушки залежить від індуктивності в кожній з них і їх взаємного розташування.
1. Індуктивність обчислюється за результатами вимірювання сили струму, напруги та активної потужності. Для включення стенда його готують до роботи, тобто збирають схему згідно малюнка 8.2.
квадрат зі стороною 0.02м.
1. Обчислення взаємної індуктивності.
Взаємна індуктивність M = # 968; 21 / I1 = Ф21. w / I1. де Ф21 - магнітний потік, який пронизує другу котушку з числом витків w2. але створений струмом I1 в першій котушці.
Струм I1. проходить по витків першої котушки, створює в точках середньої лінії магнітну індукцію bср = # 956; 0 hср. де hср - напруженість магнітного поля в точках середньої лінії. Hср = I1. w1 / lср. I1. w1 = Fмс - магнитодвижущая сила. lср = πdср - довжина середньої магнітної лінії.
Магнітний потік, створюваний струмом будь-якої з обмоток, пронизує витки інший обмотки (мається на увазі, що діаметри обмоток мало відрізняються один від одного). Таким властивістю володіють не тільки кільцеві котушки, а й циліндричні, якщо їх обмотки розподілені рівномірно. Тому Ф21 = Ф1. отже M = Ф1. w / I1.
2. Обчислення коефіцієнта зв'язку.
k = M / (√L1. L2), де М - взаємна індуктивність, L1 і L2 індуктивності
обмоток, які можна визначити за формулами: L1 = # 968; / I1 = Фw1 / I1 =
3. Обчислення индуктируемой ЕРС.
При змінному струмі в першій котушці в другій индуктируется ЕРС індукції е2 = -w2 dФ21 / dt = -Mdi1 / dt, де похідна di1 / dt визначає швидкість зміни змінного струму першої котушки.
Якщо струмом i2 = i1 живити другу обмотку замість першої, то в першій обмотці буде индуктироваться ток е1 = -w1 dФ12 / dt = -Mdi2 / dt, = е2
Таким чином, індукована ЕРС в будь-який з індуктивно-пов'язаних обмоток одна і та ж, якщо в обмотках протікають однакові струми.
В цьому проявляється принцип взаємності індуктивно-пов'язаних котушок.
1. Які контури називають индуктивно або магнітно-зв'язаними?
2. У чому проявляється принцип взаємності для індуктивно-пов'язаних котушок?
3. Як визначається взаємна індуктивність?
4. Як визначається коефіцієнт зв'язку?
5. У чому полягає фізичний зміст явища електромагнітної індукції?
6. Як визначається ЕРС індукції?
7. Як визначається ЕРС самоіндукції?
8. Де використовується явище взаємоіндукції?
В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен
Практична робота 2.
Тема: Розрахунок неразветвленной ланцюга змінного струму за допомогою векторних діаграм, символічним методом.
Мета роботи: закріплення методики розрахунку неразветвленной ланцюга змінного струму, побудови топографічної діаграми і її застосування для визначення параметрів ділянки кола, застосування комплексних чисел для розрахунку кіл змінного струму.
Завдання до практичної роботи.
1. Повторити за підручником чи конспекту закони Ома і Кірхгофа для змінного струму в символічній формі.
2. Повторити методику побудови векторної діаграми.
3. Повторити методику побудови багатокутників опорів.
4. Отримати у викладача завдання і виконати розрахунок з побудовою топографічної діаграми і багатокутника опорів ланцюга.
5. Визначити по діаграмі напруга на заданій ділянці, записати закон його зміни.
6. Виконати розрахунок ланцюга символічним методом.
7. Захистити роботу.
1. Як визначається повний опір неразветвленной ланцюга змінного струму?
2. Наведіть формули визначення опорів елементів ланцюга, повного опору кола в символічній формі.
3. Поясніть порядок побудови топографічної діаграми.
4. Що означає коефіцієнт потужності і як він визначається?
5. Способи підвищення коефіцієнта потужності?
6. Від чого залежить величина фазового зсуву між загальним напругою ланцюга і струмом?
7. Від чого залежить знак кута фазового зсуву?
8. При яких значеннях реактивних опорів ланцюга струм і загальну напругу збігаються по фазі?
9. Що означає індуктивний характер ланцюга?
10. Що означає ємнісний характер ланцюга?
11. Поясніть фізичний зміст активної потужності.
12. Поясніть фізичний зміст реактивної потужності.
В результаті виконання практичної роботи студент повинен
ü про вплив різних параметрів навантаження на конфігурацію векторних діаграм, на коефіцієнт потужності;
побудова векторної діаграми неразветвленной
ланцюга змінного струму;
ü трикутники опорів і потужностей.
3. Підготувати звіт з лабораторної роботи.
4. Ознайомитися з вимірювальними приладами і записати основні технічні дані в таблицю 9.1.
5. Визначити ціну поділки кожного вимірювального приладу.
6. Отримавши допуск, зняти показання приладів і занести їх в таблицю.
7. За отриманими даними розрахувати опір кожного елемента ланцюга і його потужність, опір і потужність всієї зовнішньої ланцюга.
8. З огляду на, що частота зміни струму і напруги становить 50 Гц, визначити індуктивність котушки.
9. Переконатися, що виконується закони Ома для діючих і
амплітудних значень електричних параметрів ланцюга.
10. Побудувати векторну діаграму і переконатися, що закони Кирхгофа виконуються для векторних величин електричних параметрів ланцюга.
11. Зробити висновки.