изучение явлений взаимной индукции
.pdfостаётся постоянной при неизменном расположении катушек.
При выполнении лабораторной работы при фиксированном расстоянии между катушками, на катушку L1 подаются переменные токи с частотами ν1 и
ν2 , при этом на экране осциллографа фиксируются два амплитудных значения ЭДС индукции ε2,1 и ε2,2 , т.е.
|
|
|
|
|
|
2 π ν1 M 21 U0 |
|
|||||
|
ε2,1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
R |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(5) |
|||||
|
|
|
|
|
2 π ν2 M 21 U0 |
|
||||||
|
ε |
= |
|
|||||||||
|
|
|
R |
|
||||||||
|
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Следовательно, |
|
|
|
|
(ε2,2 −ε2,1 ) R |
|
|
|||||
|
M 21 |
= |
|
|
|
(6) |
||||||
|
|
2 π (ν2 |
−ν1 ) U0 |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
Амплитудное значение ЭДС индукции вычисляется по формуле |
|
|||||||||||
|
|
|
ε2,i = A0,i |
n |
(7) |
|||||||
где A0,i |
− амплитудное значение синусоиды на экране осциллографа в санти- |
|||||||||||
метрах, |
n − калибровочный множитель, определяемый по показанию рукоятки |
|||||||||||
регулировки калибровки − 18 (рис. 3), i =1,2 . |
|
|||||||||||
Расчётная формула, в итоге, примет вид |
|
|||||||||||
|
M 21 |
= |
|
|
(A0,2 − A0,1 ) n R |
|
(8) |
|||||
|
|
2 π (ν2 −ν1 ) U0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
II. Описание экспериментальной установки
1. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3. Общий вид ус-
тановки представлен на фотографии, − рис. 5.
На дюралевой скамье с метрической линейкой расположены две катушки:
первичная катушка L1 зафиксирована, а вторичную катушку L2 − можно пере-
мещать вдоль стержня, изменяя тем самым расстояние между катушками и, следовательно, меняя коэффициент взаимной индукции.
Последовательно к L1 подключён резистор R , с которого с помощью цифрово-
го вольтметра снимаются амплитудные значения переменного напряжения. На первичную катушку подаётся синусоидальный переменный ток с генератора стандартных сигналов ГСС. На вторичной катушке генерируется переменная ЭДС индукции, которая выводится на экран осциллографа.
2. Описание панелей управления приборов.
1 − регулятор частоты выходного сигнала ГСС;
2 − переключатель диапазона частот выходного сигнала ГСС;
3 − переключатель формы выходного сигнала ГСС;
4 − регулятор амплитуды выходного напряжения ГСС;
5 − тумблер включения цифрового вольтметра; 6 − переключатель режима измеряемого тока, − постоянный - переменный −
цифровым вольтметром; 7-8 − кнопки переключения рода измеряемой величины: напряжение, сила
тока, сопротивление; 9-13 − кнопки задания диапазона измерений;
14− регулятор шкалы осциллографа;
15− регулятор яркости изображения на экране осциллографа;
16− регулятор фокусировки на экране осциллографа;
17 − тумблер переключения рода исследуемого тока, − постоянный - пере-
менный − осциллографом;
18− регулятор калибровки осциллографа;
19− переключатель коэффициента калибровочного множителя;
20− экран осциллографа;
21− регулятор вертикального перемещения изображения на экране осциллографа;
22− регулятор балансировки;
23− тумблер включения осциллографа;
24− переключатель диапазона длительности входного сигнала;
25− регулятор горизонтального перемещения изображения на экране осциллографа;
26− регулятор стабилизации изображения на экране осциллографа;
27− переключатель длительности входного сигнала;
28− регулятор уровня;
29− переключатель режима синхронизации;
30− переключатель режима синхронизации по роду тока.
2 |
3 |
4 |
ГСС
1
Цифровой
вольтметр
7 |
8 |
9 |
|
10 |
|||
6 |
|
||
|
|
11 |
|
5 |
|
13 |
|
|
|
||
14 |
|
12 |
|
|
23 |
||
|
|
||
|
|
24 |
|
15 |
|
25 |
|
16 |
|
26 |
|
20 |
|
||
|
27 |
||
17 |
|
||
|
|
||
|
|
28 |
Осциллограф |
18 |
19 |
21 |
22 |
30 |
29 |
L2
L1
R
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
ℓ |
|
|
|
|
Рис. 3
III.Программа эксперимента (порядок выполнения работы)
1.Включить приборы: тумблеры: 5 и 23; тумблер включения ГСС находится на задней его панели.
2.Проверить режимы работы приборов:
1 − в положении «7,5»;
2 − «2K»;
3 − « »;
6− « »;
7− нажата, 8 − отжата;
11 − нажата, 9, 10, 12, 13 − отжаты;?
17− « »;
18− «0,5 V/sm»;
19− «×1»;
24 − «×1»;
27 − «0,2 µs»;
29− «внутр.» в позиции « »;?
30− « ».?
3.С помощью лаборанта открыть электронный бланк отчёта.
Примечание:
По указанию преподавателя или лаборанта, значение ν1 и U0 может быть изменено.
4.С помощью регулятора «4» на ГСС добиться показаний «0,1 В» на вольтметре.
5.С помощью ручек «26» и «28» добиться устойчивой картины на экране осциллографа; с помощью регулятора «21» добиться симметричного расположения синусоида относительно оси «0x».
6.Произвести измерение размаха синусоиды 2 A0 (рис. 4) в сантиметрах и,
вычислить величину амплитуды A0,1 и, занести её в таблицу.
7.Рукоятку «1» перевести в положение «10». Повторить действия, указанные в пп. 4-6, занести в таблицу значение A0,2 .
8.Установить расстояние между внешними границами катушек 1 см
( A−A0 =1см) перемещая вдоль дюралевой скамьи катушку L2 .
9.Повторить действия, указанные в пп. 4-7, занести в таблицу новые значения
A0,1 и A0,2 .
10.Произвести те же измерения при расстояниях 2 и 3 см.
11.При расстоянии между внешними границами равном 4 см, регулятор калибровки установить в положение «0,2 V/sm».
12.Произвести необходимые измерения при расстояниях 4, 5 и 6 см, которые также занести в таблицу.
13.Программа «Excel» в автоматическом режиме произведёт вычисления ко-
эффициента взаимной индукции M 21 и, построит график зависимости
M 21 = M 21 (A−A0 ).
2·Ао
Рис. 4
Рис. 5