3.4 Подготовка к лабораторной работе

3.4.1 Рассчитать индуктивность двух одинаковых катушек L₁иL₂и взаимную индуктивностьМмежду ними по заданным индуктивностям при согласного=123 мГн и встречного=90 мГн включения, используя выражения (3.4), (3.6).

3.4.2 Рассчитать действующее значение тока в цепи (рисунок 3.3а) при согласном и встречном включении катушекL₁иL₂. Индуктивности=123 мГн,=90 мГн, действующее значение напряжения на входе стенда=1 В, его частота=10 кГц. Входным сопротивлением генератора, сопротивлением резистора и потерями в катушках индуктивности пренебречь. Для расчета воспользоваться формулами (3.11), (3.12).

3.4.3 Для воздушного трансформатора, изображенного на рисунке 3.3б, в, рассчитать, используя результаты п. 3.4.1, напряжение на вторичной обмотке и ток через первичную обмотку при отключенной нагрузке R2, то есть в режиме холостого хода. Величинами,(потерями в трансформаторе), сопротивлением R1 и внутренним сопротивлением генератора пренебречь, напряжение на первичной обмотке= 1 В, его частота= 10 кГц. Расчет выполнить на основе выражений (3.23), (3.24).

3.4.4 Используя результаты п. 3.4.1, рассчитать активнуюи реактивнуюсоставляющие сопротивлений, вносимых из вторичной отмотки трансформатора (см. рисунок 3.3б) в первичную. Вторичная обмотка нагружена на сопротивлениеR₂.

ВеличиныR₂=300 Ом,= 10 кГц. Величинойпренебречь. Расчет произвести по формулам (3.19), (3.20).

3.5 Порядок выполнения работы

3.5.1 Установить на входе стенда гармонический сигнал частотой =10 кГц и напряжением=1 В. При выполнении всех последующих пунктов лабораторного задания напряжение и частота сигнала на входе стенда не должны изменяться.

3.5.2 С целью вычисления индуктивности L₁определить ток через нее, для чего собрать схему, представленную на рисунке 3.2а, и измерить напряжение на резистореR₁.

3.5.3 Для вычисления индуктивности катушки L₂собрать схему, изображенную на рисунке 3.2б, и измерить напряжение на резистореR₁.

3.5.4 Для вычисления индуктивности согласно включенных катушек L₁иL₂собрать схему, представленную на рисунке 3.3а, катушки включить согласно и измерить напряжение на резистореR₁.

3.5.5 Для определения индуктивности встречно включенных катушекL₁иL₂собрать схему, изображенную на рисунке 3.2а, катушки включить встречно и измерить напряжение на резистореR₁.

3.5.6 Собрать схему, представленную на рисунке 3.3б, и измерить напряжение на вторичной обмотке трансформатора при холостом ходе и напряжение на резисторе R₁.

3.5.7 Собрать схему, изображенную на рисунке 3.3в, и измерить напряжение на вторичной обмотке нагруженного трансформатора и на резисторе R1 (для определения тока первичной обмотки нагруженного трансформатора).

3.6 Обработка результатов

3.6.1 По результатам п. 3.5.2 определить индуктивность катушки L₁приR₁=300 Ом. Расчет произвести по формуле:

где – напряжение на резистореR₁,

=1В;=10 кГц.

3.6.2 По результатам п. 3.5.3 определить индуктивность катушкиL₂, используя для этого приведенное выше выражение (R₁=300 Ом).

3.6.3 По результатам п. 3.5.4 определить индуктивность согласно включенных катушекL₁иL₂.

3.6.4 По результатам п. 3.5.3 определить индуктивность встречено включенных катушекL₁иL₂.

3.6.5 Используя результаты пп. 3.6.3, 3.6.4, найти взаимную индуктивность М между катушками по формуле:

3.6.6 По результатам п. 3.5.6 определять ток первичной обмотки трансформатора при холостом ходе. R1=300 Ом.

3.6.7 По результатам п. 3.5.7 определить ток первичной обмотки нагруженного трансформатора.

3.6.8 Определить абсолютные и относительные погрешности измерений.

Контрольные вопросы

1. Какие цепи называют связанными?

2. Какие виды связи возможны между цепями?

3. Что такое коэффициент связи двух контуров?

4. Чему равен коэффициент связи двух контуров, связанных магнитно?

5. Какое включение двух магнитно связанных цепей называют согласным и какое встречным?

6. Как экспериментально определить взаимную индуктивность между двумя катушками?

7. Что называется воздушным трансформатором?

8. Чему равно напряжение на зажимах разомкнутой вторичной цепи воздушного трансформатора?

9. Что такое вносимое сопротивление?

10. Где целесообразно применять воздушные трансформаторы?

11. Что такое коэффициент трансформации?

12. Нарисовать схему замещения воздушного трансформатора.

13. Построить векторную диаграмму напряжений и токов для воздушного трансформатора.

Рекомендуемая литература

[1, c.129–146; 2, c. 103–121; 3, c. 200–213, 4, c. 242–252].

Лабораторная работа № 4

Последовательный колебательный контур

4.1 Цель работы:изучение характеристик последовательного колебательного контура.

4.2 Оборудование и материалы: электрический стенд для исследования характеристик последовательного колебательного контура, низкочастотный генератор и милливольтметр ВЗ-ЗЗ.

Принципиальная электрическая схема стенда приведена на рисунке 4.1. Для изучения характеристик используется контур, состоящий из последовательно соединенных катушки индуктивностиLи конденсатораС. Имеется возможность изменения величины активного сопротивления контура (закорачивание резистора R1) и подключения сопротивления нагрузки R2. Упрощенные принципиальные схемы стенда представлены на рисунке 4.2. Схемы последовательного колебательного контура образуются путем подключения выводов катушки индуктивностиLк гнездам 7, 8. Для получения схемы рисунка 4.2а необходимо, кроме того, соединить электрическим проводником гнезда 5 и 6, а для получения схемы рисунка 4.2б – гнезда 5 и 6, 9 и 10.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема стенда

Рисунок 4.2 – Упрощенные принципиальные схемы стенда

Источником гармонического напряжения является генератор, который подключается к гнездам 1, 2 (вход) стенда. Так как внутреннее сопротивление генератора (около 150 Ом) достаточно велико по сравнению с сопротивлением потерь контура и значительно ухудшает резонансные свойства контура, то в стенде используется понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации 0,1, напряжение вторичной обмотки которого подается на контур. При таком подключении внутренним сопротивлением источника можно пренебречь.

Напряжение на выходе колебательного контура измеряется милливольтметром, подключенным к гнездам 3, 4 стенда, а напряжение на конденсаторе контура – милливольтметром, подключенным к гнездам 11, 12 (выход) стенда.