4 Дослідження котушок індуктивності

4.1 Короткі теоретичні відомості

М ета роботи – експериментально дослідити вплив конструктивного виконання котушок індуктивності на їх електричні параметри.

Котушка індуктивності – пасивний елемент електронних апаратів, який має здатність накопичувати енергію у магнітному полі.

Основний параметр котушки індуктивності – індуктивність, яка характеризується здатністю створювати задане значення магнітного потоку при пропусканні через котушку відповідного значення електричного струму. Котушка індуктивності має реактивний опір:

, (4.1)

де - кутова частота; f - частота;

L - індуктивність котушки індуктивності.

Частотна залежність опору котушок індуктивності дозволяє на їх основі створювати фільтри, коливальні контури, елементи затримки.

У реальних котушках індуктивності спостерігаються також явища перетворення електричної енергії в теплову та накопичення енергії у електричному полі. Заступна схема котушок індуктивності в наслідок цього містить, крім індуктивного, ємнісний та резистивний елементи ( рис. 4.1). На рисунку використовуються такі позначення: - властива ємність котушки індуктивності; - опір втрат у провідниках; - опір втрат у власній ємності котушки.

Схема заступна котушки індуктивності може бути перетворена у більш просту еквівалентну схему ( рис. 4.2 ), в яку входять ефективна індуктивність: та опір .

При вимірюванні параметрів котушок індуктивності за допомогою вимірювача добротності прямим методом визначається ефективна добротність:

. (4.2)

Рисунок 4.1 - Загальна заступна схема котушки індуктивності

Рисунок 4.2 – Спрощена еквівалентна схема котушки індуктивності

Якщо при цьому відомі частота та ємність вимірювального конденсатора, можна визначити ефективну індуктивність та опір котушки на означеній частоті:

; , (4.3)

де С - ємність вимірювального конденсатора.

Для вимірювання властивої ємності котушки необхідно зробити виміри на двох різних частотах, встановивши різне значення ємності вимірювального конденсатора. З умови рівності індуктивності котушок на різних резонансних частотах можна одержати рівняння для визначення властивої ємності котушки:

, (4.4)

де та - резонансні частоти та відповідні їм значення вимірювального конденсатора.

Властива ємність котушки:

. (4.5)

Індуктивність котушки на одній з частот:

. (4.6)

4.2 Порядок виконання роботи

При виконанні роботи дотримуйтесь рекомендованого порядку:

а) Ознайомтесь з робочим місцем, де виконується лабораторна робота; набором досліджуваних котушок індуктивності; підготуйте таблиці для запису результатів єксперименту за зразком табл. 4.1 і табл. 4.2.

б) З дозволу викладачи підключіть до електричної мережі вимірювач добротності і підготуйте його до роботи.

в) Підключіть до клем вимірювача добротності котушку індуктивності із набору котушок однакового діаметра каркасу. Проведіть вимірювання добротності котушки на частоті f = 30 МГц. Результати вимірювання добротності і значення ємності вимірювального конденсатора занесіть до заготовки табл. 4.1.

г) Змінюючи частоту вимірювача добротності в диапазоні від 30 до 80 Мгц проведіть вимірювання добротності. Результати вимірювання добротності і значення ємності вимірювального конденсатора занесіть до заготовки табл. 4.1.

д) Проведіть такіж самі вимірювання для усіх котушок із однаковим діаметром каркасу (котушки 1; 2; 3).

Таблиця 4.1 – Дослідження котушок індуктивності із одинаковим діаметром каркасу

№ п/п	Параметр	Частота f, МГц
		30	40	50	60	70	80
1	Q
	С, пФ
	, мкГн
	, Ом
2	Q
	С, пФ
	, мкГн
	, Ом
3	Q
	С, пФ
	, мкГн
	, Ом

е) Проведіть вимірювання добротності котушок з різними діаметрами каркасів (котушки 2; 4; 5і 6) на двох частотах. Результати вимірювання добротності і значення ємності вимірювального конденсатора занесіть до табл. 4.2.

Таблиця 4.2 – Дослідження котушок індуктивності з різними діаметрами каркасу

Котушка	2		4		5		6
	Q	C	Q	C	Q	C	Q	C
=40 МГц
=70 МГц
, пФ

ж) Визначіть діаметри каркасів і проводів кожної із котушок, якщо використовуються набір діаметрів провідників d =1,1; 0,75 і 0,23 мм і діаметрів каркасів D = 6; 8; 10; і 15 мм.

з) Отримайте від викладача завдання для теоретичних розрахунків індуктивності і добротності котушки. Виміряйте довжину намотки котушки і підрахуйте кількість витків.