4.2. Измерение индуктивности катушек

1. Соединить резистор и катушку L₁ в последовательную цепочку, как показано на рис. 2. и подключить её к трансформатору.

2. Щупами вольтметра измерить напряжения U, U_R и U_к.

3. По формулам (2) и (3) вычислить активное сопротивление катушки r₁, её индуктивное сопротивление х₁=ωL₁ и полное . Вычислить индуктивность катушки L₁.

4. Выполнить п.п. 1-3 для катушек L₂ и L₃ (L₃ – это последовательно соединённые катушки L₁ и L₂).

5. Обратить внимание, что скин-эффект приводит к неаддитивности активных сопротивлений: r₃≠r₁+r₂, хотя катушки L₁ и L₂ соединены последовательно.

Магнитная связь между катушками L₁ и L₂ также приводит к тому, что L₃≠L₁+L₂. Если бы катушки были намотаны на разных каркасах и удалены друг от друга, т.е. были бы магнитно не связаны, то при их последовательном соединении L₃=L₁+L₂. В случае же их магнитной связи и при их согласованном последовательном включении

L₃=L₁+L₂+2М, (8)

где М – взаимная индуктивность катушек.

4.3. Измерение взаимной индуктивности

1. Собрать схему, показанную на рис. 3.

2. Измерить напряжения U_1R и U₂.

3. По формуле (6) найти взаимную индуктивность катушек L₁ и L₂.

4. Поменяв местами катушки L₁ и L₂, проделать аналогичные измерения U_2R и U₁, и проверить равенство (7).

5. Равенство (8) даёт независимый способ определения взаимной индуктивности катушек. Вычислить её из (8) по измеренным в разд. 4.2 индуктивностям L₁, L₂ и L₃ и сравнить результат с ранее полученными значениями М.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Дать определения ёмкости конденсатора, индуктивности контура (катушки) и взаимной индуктивности двух контуров (катушек).

2. Что такое активное, реактивное и полное сопротивления катушки?

3. Чем отличается активное сопротивление от омического?

4. Что такое скин-эффект и как он влияет на активное сопротивление проводников?

5. Изобразить векторные диаграммы напряжений и токов для конденсатора с утечкой и катушки с внутренним сопротивлением (рис. 1).

6. Изобразить векторную диаграмму напряжений для цепи, показанной на рис. 2. На диаграмме должны быть изображены векторы I, U, U_R, U_L, U_r и U_к.

7. Изложить идею определения ёмкости в данной работе.

8. Изложить идею определения индуктивности катушки в данной работе, т.е. вывести формулы (2) и (3).

9. Изложить идею определения взаимной индуктивности в данной работе.

10. Почему активные сопротивления двух катушек не аддитивны при их последовательном соединении?

11. Как определяется общая индуктивность двух последовательно соединённых магнитно связанных катушек?

12. Что значит «последовательное согласованное соединение двух катушек» и «последовательное встречное соединение»?

ЛИТЕРАТУРА

1. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §§ 93, 98, 134, 217-220.

2. Савельев И. В. Курс общей физики, т.2.– М.: Наука, 1982. – §§ 63, 64, 66, 91, 92.

Работа № Ф313

Изучение свойств ферромагнетиков

Цель работы: изучение явления ферромагнетизма; знакомство с динамическим методом получения петли гистерезиса и кривой намагничивания ферромагнетика; определение по петле гистерезиса коэрцитивной силы, остаточной индукции и потерь энергии при перемагничивании образца ферромагнетика.

Содержание:

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ.

1.1. Намагничивание вещества.

1.2. Магнитное поле в веществе и вектор Н.

1.3. Связь между векторами М, В и Н у диа- и парамагнетиков.

1.4. Размерности.

2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

2.1. Кривая намагничивания.

2.2. Магнитная проницаемость.

2.3. Гистерезис.

2.4. Потери энергии при перемагничивании.

2.5. Природа ферромагнетизма.

3. СНЯТИЕ ГИСТЕРЕЗИСНЫХ ПЕТЕЛЬ ФЕРРОМАГНИТНОГО

ОБРАЗЦА В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ С ПОМОЩЬЮ

ОСЦИЛЛОГРАФА.

3.1. Метод.

3.2. Экспериментальная установка.

3.3. Программа измерений.

3.4. Обработка результатов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ.

ЛИТЕРАТУРА.