Взаимоиндуктивность магнитно-связанных катушек.

Лабораторная работа № 6.


Взаимоиндуктивность – это явление, проявляющееся тогда, когда два элемента электрической цепи, обладающие индуктивностью (две катушки индуктивности, два близко расположенных проводника с током и т.п.) оказывают влияние друг на друга через общий для них магнитный поток. В электротехнике это явление схематично представляется в виде двух катушек индуктивности, связанных взаимоиндукцией M(рис.1). При этом кроме ЭДС самоиндукции катушки от собственного тока напряжение уравновешивается ещё и ЭДС взаимоиндукции от тока соседней катушки. Математически это может быть представлено уравнениями.

где М –коэффициент взаимоиндукции, измеряемый в Генри и отражающий взаимодействие катушек индуктивности через общее для них магнитный поток.

Знак плюс перед вторым слагаемым берётся при согласном включении катушек индуктивности (собственный магнитный поток и поток от соседней катушки действуют согласно, то есть ЭДС само и взаимоиндукции суммируются). При этом включении токи обеих катушек условно направляют от начала, обозначаемого звёздочкой, к концу обмоток (см. рис.1). Встречное включение катушек – знак минус в формулах (ЭДС взаимоиндукции вычитается из ЭДС самоиндукции), и ток в одной катушке на схеме направляется от начала обмотки (от звёздочки) к концу, а у другой обмотки от конца к началу.

При синусоидальных токах уравнения для индуктивно связанных катушек принимают вид.

Часто для оценки индуктивной связи используется коэффициент связи КС.

 

Цель работы: определить, как влияют катушки друг на друга при связи друг с другом через магнитное поле на небольшом расстоянии.

 
 
 
 
 
 
L1
U=70 В
 
 
 
 
L2
 
mV
 
 
 
 
L3
 
 

Рис. 1.

На общий ферромагнитный сердечник надеты три катушки индуктивности с большим числом витков (рисунок 2). Катушки L1 и L2 включаются либо согласно (магнитные потоки катушек складываются), либо встречно (магнитные потоки катушек вычитаются).

Катушки L1 и L2 катушки возбуждают магнитное поле в сердечнике, катушка L3 – индикаторная катушка.

Катушки L1 и L2 могут перемещаться по сердечнику и менять расстояние от измерительной катушки.

Расстояние между катушками измерять между центрами катушек (отмечены точками).

Рис. 2.

Индуктивности катушек L1 и L2 одинаковы.

Опыт 1. На сердечник надеть одну катушку и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи между катушками по показаниям вольтметра. Данные занести в таблицу.

Опыт 2. На сердечник надеть вторую катушку согласно первой и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи.

Опыт 3. На сердечник надеть вторую катушку встречно первой и меняя расстояние между катушками определить коэффициент связи.

Полученные данные занести в таблицы.

Опыт 1.
S1 (м)              
U (B)              
               

 

Опыт 2.
S1 (м)              
S2 (м)              
U (B)              

 

Опыт 3.
S1 (м)              
S2 (м)              
U (B)              

 

Сделать вывод о проделанной работе.

Ход работы:

1) На сердечник надел одну катушку и меняя расстояние между подвижной и индикаторной катушками, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 1.
S1 (м) 0,13 0,09 0,055 0,035
U (B) 1,6 4,5 11,6

 

2) На сердечник надел вторую катушку, согласно с первой и меняя расстояние между ними и индикаторной катушкой, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 2.
S1 (м) 0,035 0,055 0,07 0,105
S2 (м) 0,07 0,09 0,105 0,135
U (B) 14,1 7,9 4,5

 

3) На сердечник надел вторую катушку, встречно с первой и меняя расстояние между ними и индикаторной катушкой, замерял показания вольтметра. Данные приведены в таблице.

Опыт 3.
S1 (м) 0,11 0,08 0,06 0,035
S2 (м) 0,145 0,11 0,09 0,065
U (B) 1,9 2,2 3,2 5,4

 

Вывод: