2 сем / физика_2_15ЛР

Минобрнауки России

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 15

«МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКОВ»

Выполнила: студентка гр. 9502		Позняк В. Ю.
Преподаватель		Павловская М.В.

Оценка лабораторно-практического занятия
Выполнение ИДЗ	Подготовка к лабораторной работе	Отчет по лабораторной работе	Коллоквиум		Комплексная оценка

Санкт-Петербург

2020

ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Вариант №18

35. Что такое потокосцепление?

Потокосцепление — это общий магнитный поток, сцепленный со всеми витками катушки, численно равный сумме магнитных потоков, сцепленных с отдельными ее витками:

Ф_m - магнитный поток, создаваемый током через один виток катушки; w_э - эффективное число витков в катушке;

Потокосцепление — величина виртуальная, так как реально нет никакой суммы отдельных магнитных потоков, а есть общий магнитный поток. Тем не менее, когда реальное распределение магнитного потока по виткам катушки неизвестно, а известно потокосцепление, то катушку можно заменить эквивалентной, вычислив количество эквивалентных одинаковых витков, необходимых для получения требуемого общего магнитного потока.

На практике магнитные потоки в витках катушки отличаются и величина потокосцепления определяется по формуле:

{\displaystyle \Psi =\sum _{i=1}^{N}{\Phi _{i}},}

где: {\displaystyle N}N — количество витков; {\displaystyle i}i — номер витка, с которым сцеплен поток Ф_i{\displaystyle \Phi _{i}.}ФФ

49. Что понимается под коэффициентом взаимной индукции?

Е сли вблизи проводника или катушки с током расположить другой проводник или катушку, то часть магнитного потока первой катушки Ф₂₁ будет сцепляться со второй (рис. 1). Величина этого потока определяется геометрическими параметрами второй катушки, ее расположением относительно первой, а также магнитными свойствами окружающей среды, т.е.

Ф₂₁ = M₂₁I₁.

В этом выражении коэффициент M₂₁ называется коэффициентом взаимной индукции или взаимной индуктивностью и по смыслу аналогичен индуктивности L.

Коэффициент взаимной индукции, также как индуктивность, измеряется в генри.

Взаимные индуктивности M₁₂ и M₂₁ всегда равны и в них можно опустить индексы :

.

Таким обpазом, если в одном контуpе течет пеpеменный ток, то во втоpом контуpе наводится ЭДС:

Это явление называют взаимной индукцией.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение магнитного поля системы проводников с использованием графической карты поля, полученной методом моделирования; расчет индуктивности системы проводников заданной конфигурации.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

Измерительная схема; пантограф с зондом.

ЭСКИЗ ИЛИ СХЕМА УСТАНОВКИ

В экспериментальной установке воспроизводится сечение электродов, формирующих один из возможных вариантов плоского поля. Схема измерительной установки приведена на рис.10.2. В качестве проводящей среды используется проводящая бумага 1. Четыре сопротивления – два между движком потенциометра R1 и его концевыми контактами и два между зондом 2 и электродами на бумаге – образуют мост постоянного тока. Когда ток в диагонали моста равен нулю, что фиксируется нульиндикатором Р1 (гальванометр, вольтметр или микроамперметр с нулем в середине шкалы и т.п.), вольтметр PV1 измеряет падение напряжения на нижнем плече потенциометра R1 и равную ему разность потенциалов зонд-нижний электрод. С помощью пантографа координаты зонда переносятся на лист бумаги, закрепленный под вторым плечом пантографа. Если отмечать точки, соответствующие одному и тому же напряжению на движке резистора R1, а затем менять это напряжение с заданным шагом ∆ϕ, то получится карта эквипотенциалей с шагом ∆ϕ.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

1) Вектор магнитной индукции

2) Масштабный коэффициент

Е сли контуру L карты магнитного поля сопоставляется ближайшая к электроду эквипотенциаль ϕ1 (рис. 10.3), то, согласно (1),

3) Магнитная индукция через масштабный коэффициент:

4) Погонная индуктивность:

Индуктивность L определяется как коэффициент пропорциональности между током I и создаваемым им магнитным потоком Ψ.

Д ля приближённого расчета L необходимо вычислить магнитный поток через поверхность abcd между проводниками (рис.10.4):

(Более строгий расчет должен учитывать магнитный поток внутри проводников.)

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №15

«МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКОВ»

_

В₁₅

1 В

_

В₁₆

_

В₁₄

2 В

0 В

_

В₁₈

_

В₁₇

_

В₁₁

_

В₁₃

_

В₁₂

_

В₂

4 В

_

В₃

_

В₄

k = 0,084

7 В

_

В₅

_

В₆

10 В

_

В₇

12 В

14 В

13 В

I = 1 A

= 1

U = 14 B

Масштаб 1:1

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Рассчитаем масштабный коэффициент k и запишем его значение на карте.

, где

табл.1

	1’1	1’2	1’3	1’4		1’5	1’6	1’7	1’8
	0,005	0,005	0,007	0,035		0,060	0,060	0,035	0,007
	0,01	0,01	0,01	0,02		0,05	0,02	0,01	0,01
	0,5	0,5	0,7	1,75		1,2	3	3,5	0,7
					11,85
					0,084

k = 0,084

2. Рассчитаем и построим в масштабе (масштаб указать на карте) векторы В_k на ближайшей к одному из проводников замкнутой линии индукции магнитного поля.

табл.2

1’1	0,01
1’2	0,01
1’3	0,01
1’4	0,02
1’5	0,05
1’6	0,02
1’7	0,01
1’8	0,01

3. Рассчитаем векторы индукции на оси симметрии поля (по центрам электродов) в точках пересечения с линиями индукции.

табл.3

2	0,012
3	0,028
4	0,055
5	0,055
6	0,028
7	0,012

4. Рассчитаем практическую погонную индуктивность моделируемой системы.

Рассчитаем теоретическую погонную индуктивность моделируемой системы.

Если индуктивность самих проводов не учитывать, то погонная индуктивность будет равна:

Таким образом теоретическое и практическое значения индуктивности приблизительно равны.

ВЫВОД

В ходе проведения лабораторной работы было экспериментально исследовано магнитное поле системы проводников с помощью построения графической карты поля, полученной методом моделирования. Были рассчитаны практическое и теоретическое значения погонной индуктивности, которые оказались приблизительно равны между собой, что ещё раз подтвердило правильность проведенных экспериментов.