Scopul lucrării este de a determina coeficientul de autoinducție a unei bobine prin măsurarea rezistenței sale electrice totale (impedanță) în curent alternativ și direct.
Instrumente și echipamente: inductor (L), rezistență variabilă (Rp.), Sursă de curent continuu (# 949;), miliamer AC și DC (mA)
V), un voltmetru DC (= V), un generator de oscilații electrice (MH), o sursă de curent continuu (# 949;).
Într-un spațiu care înconjoară curenții electrici și magneții permanenți, apare un câmp de forță, numit un câmp magnetic. Prezența sa este detectată de forța care acționează asupra conductorilor introduși sau a magneților permanenți.
Ampere a constatat că puterea. cu care câmpul magnetic acționează asupra elementului conductor cu curentul direct proporțional cu curentul I și produsul vector al elementului prin inducția magnetică:
Modulul de rezistență al lui Ampère este calculat prin formula
unde este unghiul dintre vectori și; și.
Astfel, vectorul inducției magnetice este forța caracteristică câmpului magnetic. Acesta din urmă este reprezentat de linii de inducție magnetică, linii tangente la care în fiecare punct coincid cu direcția vectorului. Un ac magnetic este plasat de-a lungul tangentei pe linia de inducție magnetică, cu capătul său nordic N indicând direcția vectorului.
Legea Ampere ne permite să determinăm unitatea de măsură a inducției magnetice. Lăsați elementul conductor cu forța I să fie perpendicular pe liniile inducției magnetice a unui câmp omogen. Atunci modulul forței Ampera este
at = π / 2 și sin = 1.
Unitatea de măsură a inducției magnetice este Tesla (T).
1 Tesla este inducția magnetică a unui câmp omogen care acționează cu o forță în 1H pe metru din lungimea unui conductor cu linie dreaptă, amplasat perpendicular pe liniile inducției magnetice, dacă un curent curge prin acest conductor 1A:
Fluxul vectorului de inducție magnetică (flux magnetic) prin zona dS este o cantitate fizică scalară egală cu
unde Bn = Bcos este proiecția vectorului pe direcția vectorului unității normale la dS; este unghiul dintre vectori și; este un vector al cărui modul este dS (), iar direcția coincide cu direcția poziției normale la locul dS (figura 1).
Pentru un câmp omogen și o suprafață plană perpendiculară pe vector,
Bn = B = const și Ф = BS.
Din ultima formulă se determină unitatea de măsură a fluxului magnetic, Weber (Bb).
1 Weber este un flux magnetic care trece printr-o suprafață plană de 1 m 2 suprafață perpendiculară pe liniile de inducție magnetică a unui câmp omogen, a cărui inducție este 1 Tesle:
Teorema lui Gauss pentru un câmp magnetic: fluxul vectorului de inducție magnetică prin orice suprafață închisă este zero, adică
Această teoremă reflectă absența încărcărilor magnetice, ca urmare a căror linii de inducție magnetică nu au nici un început, nici un sfârșit și sunt închise.
Un curent electric care se deplasează de-a lungul unui circuit închis în spațiul din jur creează un câmp magnetic, a cărui inducție, în conformitate cu legea Bio-Savart-Laplace, este direct proporțională cu puterea actuală. Prin urmare, fluxul magnetic φ este proporțional cu curentul I din circuit:
unde L este coeficientul de autoinducție sau inductanța circuitului. Din această expresie se determină unitatea de măsură a inductanței - Henry (HH).
1 Henry este inductanța unui astfel de circuit, fluxul magnetic de autoinducție la o putere curentă de 1A este egal cu 1 Weber:
Faraday a descoperit legea: când fluxul magnetic care pătrunde în suprafață, întins peste circuitul conductorului închis, se schimbă, ultimul apare forța electromotoare (EMF) de inducție:
Semnul minus din această formulă este expresia matematică a regulii Lenz: curentul de inducție din circuit are întotdeauna o direcție în care câmpul magnetic creat de acesta previne schimbarea fluxului magnetic.
Astfel, pe măsură ce forța curentă în circuit se modifică, fluxul magnetic se aderă la el și, în consecință, este indus EMF.
Apariția EMF în circuitul de conduită atunci când curentul este schimbat în el se numește autoinducție.
Aplicând legea lui Faraday la auto-inducție, constatăm că emf-ul de auto-inducție
Dacă conturul nu se deformează, atunci L = const și
Prin urmare, la capetele bobinei, există un EMF de auto-inductanță, care împiedică schimbarea curentului.
Determinarea coeficientului de autoinducție
Luați în considerare un circuit electric constând dintr-un inductor L. Bobina are o rezistență activă (ohmică) R și o rezistență inductivă (reactivă) # 969; L, unde # 969; - frecvența ciclică a curentului alternativ; L - coil inductivitatea. Vom presupune că rezistența ohmică a bobinei este concentrată în rezistența R, conectată în serie cu ea (figura 2). Contactele 1 și 2 sunt furnizate cu o tensiune alternativă
U cu o frecvență ciclică # 969;
Lăsați potențialul primului contact Un alt potențial al celui de-al doilea contact # 966; Apoi curentul merge de la stânga la dreapta.
Să presupunem că crește curentul, adică
Apoi, în conformitate cu legea lui Faraday, o emf de auto-inducție apare la capetele bobinei L, direcția căreia este opusă direcției curentului I din circuit:
Dacă tensiunea de intrare
U variază în conformitate cu legea armonică
unde Um este amplitudinea de tensiune.
Noi scriem legea lui Ohm pentru această secțiune necomandată a lanțului:
Soluția particulară a ecuației diferențiale (2) are forma
unde Im este amplitudinea curentă, este faza inițială a oscilațiilor actuale.
Să găsim primul derivat:
Expresiile (7.3) și (7.4) vor fi înlocuite în formula (7.2):
Egalitatea (7.8) va fi menținută pentru orice moment t în condiție # 947; - # 946; = 0 și # 947; = # 946; Apoi obținem din (8)
Din (9) rezultă că
este rezistența electrică totală (impedanța) a segmentului de circuit, incluzând rezistența activă R și rezistența inductivă Inductanța coilului L.
O valorile tensiunilor și practica curent alternativ folosind un voltmetru și ampermetru măsurat efectiv (act-ing), asociat cu amplitudine-WIDE urmează:
Din expresia (10) obținem
(# 969; L) 2 = Z2-R2
Prin urmare, prin măsurarea rezistenței electrice totale Z a inductorului cu un curent alternativ și rezistența sa ohmică R la un curent constant, se poate găsi inductanța bobinei L.
Ordinea de executare a muncii
1. Asamblați circuitul de lucru pentru a determina rezistența electrică totală Z (impedanța) a inductorului la un curent alternativ (figura 3).
2. Setați valoarea maximă a rezistenței variabile Rper. .
3. Porniți generatorul MZ.
4. Prin schimbarea rezistenței Rper .. obțineți cinci valori ale intensității curentului Ieff și măsurați tensiunile corespunzătoare Ueff pe inductor.
5. Înregistrați rezultatele măsurătorilor în Tabelul 1.
11. Calculați rezistența ohmică R a inductorului și găsiți valoarea medie Rcp. .
la o frecvență # 957; = 1000 Hz determină coeficientul de autoinducție al bobinei L.
1.Ce este un câmp magnetic? Care este linia de inducție a câmpului magnetic?
2. Cum este formulată Legea lui Ampere? Unitatea de măsură a inducției câmpului magnetic.
3. Definiți fluxul vectorului de inducție magnetică. Unitatea măsurării sale.
4. Care este inductanța buclă? Unitatea măsurării sale.
5. Formulează legea lui Faraday și regula Lenz.
6. Care este fenomenul de autoinducție? ED a bobinei de auto-inducție.
7. Fenomenul de inducție reciprocă. Aplicarea practică a acestui fenomen.
8. Scrieți ecuațiile Maxwell în formă integrală.
9. Derulați formule de lucru pentru calculul impedanței (impedanței) și coeficientului de auto-inductanță a inductorului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: