Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

5. По результатам этих опытов рассчитать значения параметров элементов R₁₁, L₁₁ и R₂₂, L₂₂ схем замещения первой и второй катушек. Результаты расчетов занести в табл. 6.1 (i = 1, 2).

Т а б л и ц а 6.1

Расчет параметров отдельно взятых катушек

Номер опыта	Uг, В	fр, Гц	UR, В	Rii, Ом	Lii, мГн
1
2

6. Собрать цепь по схеме рис. 6.3. Настроить ее в резонанс, изменяя частоту генератора. Результаты измерения занести в табл. 6.2.

а	б
Рис. 6.3

7. Поменять местами зажимы одной из катушек и повторить предыдущий опыт.

8. По экспериментальным данным рассчитать значения эквивален-тной индуктивности L_э и сопротивления R_э катушек, суммарные значения их индуктивностей L_ = L₁₁ + L₂₂, а также значения взаимной индуктивности катушек L₁₂ = L₂₁ (M). Заполнить табл. 6.2. Определить случаи согласного и встречного включения катушек и вывод записать в отчет. Вычислить значение коэффициента связи k_св индуктивно связанных катушек. Сопоставить данные табл. 6.1 и 6.2 и сделать заключение.

Т а б л и ц а 6.2

К определению взаимной индуктивности

Номер опыта	Uг, В	fр, Гц	UR, В	Rэ, Ом	Lэ, мГн	L, мГн	L12 = L21 (M), мГн
3
4

9.* Построить векторные диаграммы токов и напряжений элементов цепи схем, показанных на рис. 6.3, при резонансе.

10. Собрать цепь по схеме рис. 6.4, а. Установить напряжение генератора U_г = 5 В и частоту 1000 Гц. Измерить напряжение U₂ на разомкнутых зажимах второй катушки. Вычислить значение модуля коэффициента передачи по напряжению .

11. В предыдущей цепи поменять местами катушки (рис. 6.4, б) и вычислить значение .

а	б
Рис. 6.4

12. Вычислить значение коэффициента связи k_св индуктивно связанных катушек как среднее геометрическое из модулей коэффици-ентов передачи по напряжению и сравнить с результатом, получен-ным в п. 8.

Методические указания и рекомендации

1. Резонанс напряжений в цепях со схемами, показанными на
   рис. 6.2, 6.3, наступает на частоте

или ,

где L_э – эквивалентная индуктивность катушки или катушек:

L_э = L₁₁ и L_э = L₂₂ в схемах на рис. 6.2, а и б соответственно, а для схем цепей рис. 6.3:

– для случая согласного включения катушек;

– для случая встречного включения.

Поэтому о факте согласного или встречного включения катушек можно судить по двум значениям эквивалентной индуктивности. В том случае, когда эквивалентная индуктивность оказывается большей, включение будет согласным, а когда меньшей – встречной.

Как следует из формулы для резонансной частоты,

, .

В частности, для согласного включения катушек

,

а для их встречного включения

.

Отсюда

, .

1. R_э – эквивалентное сопротивление последовательной схемы замещения катушки: R_э = R₁₁ и R_э = R₂₂ в схемах рис. 6.2, а и б соответственно. Для схем цепей на рис. 6.3 R_э определяется формулой R_э = R₁₁ + R₂₂. Из условия резонанса напряжения следует . Отсюда имеем

.

1. Коэффициентом передачи двух индуктивно связанных катушек называется отношение действующего значения напряжения одной катушки U_Lii при разомкнутых ее зажимах к действующему значению напряжения второй катушки U_Ljj (i  j) (рис. 6.5).

а	б
Рис. 6.5

Мы не располагаем практической возможностью измерить напряжения этих катушек. Показание вольтметра на входе двухполюсников (см. рис. 6.4) – это действующие значения напряжений ветвей R_ii , L_ii
(i = 1, 2) последовательной схемы замещения катушки:

, .

В пп. 10 и 11 опыты проводятся на частоте генератора f, при которой сопротивление резистора R_ii схемы замещения катушки становится пренебрежимо малым по сравнению с ее индуктивным сопротивлением L_ii, и долей напряжения, приходящейся на сопротивление R_ii, можно пренебречь.

С учетом этих рассуждений значение коэффициента связи индуктивно связанных катушек можно вычислить по формуле

,

где , .

Программа домашней подготовки

к выполнению работы

1. По учебным пособиям и конспекту лекций изучить раздел: «Индуктивно связанные цепи» [1, § 2.7; 2, § 4.4; 3, § 3.36 – 3.38].

1. Изучить описание и методические указания к настоящей работе.

2. Заготовить бланк протокола с необходимыми заголовками, схемами, таблицами, формулами и местом для расчетов по каждому пункту задания. Схемы электрических цепей вычерчиваются, снабжаются подписью с порядковым номером и размещаются в тексте соответствующего раздела заготовки.

Контрольные вопросы

1. Объяснить физическую сущность явлений самоиндукции и взаимной индукции.

1. Какие зажимы индуктивно связанных катушек называются одноименными?

2. Как практически произвести разметку зажимов двух (и больше) индуктивно связанных катушек? Приведите схемы опытов и расчетные формулы.

3. Какое включение катушек называется согласным и какое – встречным?

4. Какими способами можно определить взаимную индуктивность между двумя катушками?

5. Что называется коэффициентом связи катушек? В каких пределах он может изменяться?

6. Каким образом в расчетном отношении можно «развязать» индуктивную связь пары катушек?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

СОГЛАСОВАНИЕ НАГРУЗКИ С ИСТОЧНИКОМ

Цели работы. 1. Исследовать вопрос передачи энергии от активного двухполюсника к пассивному (от источника к нагрузке) при согласованном и несогласованном режимах работы цепи.

2. Уяснить вопрос согласования нагрузки с внутренним сопротивлением источника.

Объект и средства исследования

В качестве источника используют генератор синусоидальных сигналов. На стенде имеются «Магазин C », магазины сопротивлений и катушка на панели «Элементы цепи». Измерения производят электронным вольтметром и цифровым комбинированным прибором, который используется в качестве миллиамперметра. Схема собирается на универсальной панели.

Рабочее задание

1. Собрать цепь, принципиальная схема которой показана на рис. 7.1. В качестве переменного сопротивления R использовать первый магазин сопротивлений; в качестве 500 Ом, имитирующего внутреннее сопротивление источника, – второй магазин сопротивлений.

2. Установить , R_i = 0, 0.1 мкФ. Для образованного последовательного контура R_к, L_к С рассчитать резонансную частоту , считая индуктивность катушки L_к известной (параметры катушки R_к
и L_к указаны на стенде).

3. Включить питание, установить частоту источника, равную резонансной , и напряжение U_вх = 5 В. Изменяя частоту источника и под-

Рис.7.1

держивая 5 В, добиться максимального значения тока. Цепь оказалась настроенной на резонанс, в чем можно дополнительно убедиться, вычислив . Можно проверить настройку цепи на резонанс также с помощью двухлучевого осциллографа.

4. Установить 500 Ом. Изменяя R от 0 до 1000 Ом и отмечая для каждого случая ток в цепи, заполнить табл. 7.1 (непременно фиксируется случай согласованной нагрузки, когда ).

Т а б л и ц а 7.1

К пунктам 4 и 6

Измерено			Вычислено
R		I				P	
Ом	Ом	A		Вт	Вт	Вт	–

Вычислить для каждого измерения мощность , выделяющуюся в нагрузке , мощность , расходуемую на внутреннем сопротивлении генератора, мощность P источника и КПД передачи. При выполнении этого опыта необходимо поддерживать неизменным. Снять пять точек до наступления согласованного режима и пять точек после.

5. По данным п. 4 построить графики , , , , где – КПД.

6. Установить вновь . Изменить частоту генератора, сделав ее равной 0.6 (при этом нарушается первое условие согласования). Повторить опыт по п. 4 на этой частоте, поддерживая постоянным то же входное напряжение . Построить кривую . Сделать заключение о влиянии согласования сопротивлений генератора и нагрузки на величину выделяющейся в нагрузке мощности.

Методические указания и рекомендации

В качестве нагрузки, в которой нужно получить максимальную мощность, в работе используется катушка с последовательно включенным переменным резистором R. Внутренним сопротивлением генератора считать и .

Из схемы видно, что мощность, выделяющаяся в нагрузке:

Характеристики

Список файлов книги