5 Порядок выполнения работы

5.1 Методика измерений

В данной работе изучается коэффициент взаимной индукции между длинной катушкой 1 (L₁) и короткой катушкой 2 (L₂). Катушка 2 надевается на катушку 1 и может перемещаться вдоль ее оси. Питание одной из катушек, например 1, осуществляется от генератора звуковой частоты, с которого через сопротивление R подается напряжение,

U=U₀cosωt (7)

где U₀ – максимальное значение (амплитуда) напряжения, ω- циклическая частота колебаний напряжения источника, t – время. При достаточно больших значениях сопротивления R ток, протекающий через катушку 1, можно определить по формуле

(8)

Как следует из формулы (18) переменный ток в катушке 1 создает переменную ЭДС взаимной индукции в катушке 2 .

(9)

Для измерения используется осциллограф. Амплитуда ЭДС взаимной индукции

(10)

где f – линейная частота сигнала от звукового генератора.

Тогда коэффициент взаимной индукции равен:

(11)

Если поменять местами катушки 1 и 2, то можно аналогично получить

(12)

5.2 Описание экспериментальной установки

5.2.1 Описание экспериментальной установки. Устройство модуля

Для изучения явления взаимной индукции предназначена кассета ФПЭ–05/06 «Взаимоиндукция», в которой расположены две катушки индуктивности 1 (L1) и 2 (L2) на одной оси и шток со шкалой (Ш), показывающий взаимное расположение катушек 1 и 2. Установка (блок ФПЭ-05/06) создана на базе типового оборудования, выпускаемого организацией НПО РОСУЧПРИБОР. На рисунке 9 приведена электрическая схема блока ФПЭ-05/06.

Принципиальная схема установки представлена на рисунке 11. Питание катушки L осуществляется от генератора, напряжение U =U₀ cosωt с которого подаётся через резистор сопротивлением R=10 кОм и удовлетворяет условию где L₁ − индуктивность катушки L₁, R₁ − её активное сопротивление, ω− циклическая частота синусоидального напряжения на катушке индуктивности L₁

Модуль ФПЭ-05 представляет собой конструктивно самостоятельное изделие и состоит из:

-верхней и нижней пластмассовых крышек позиция 1,2 скрепленных между собой при помощи стоек;

-передней и задней панелей поз. 3, 4, которые устанавливаются в пазы верхней и нижней крышек.

- короткой катушки поз. 5, одетой соосно на длинную катушку поз. 6 и свободно перемещающуюся вдоль последней при помощи штока поз. 7, выеденного на переднюю панель.

На передней панели графически изображена упрощённая схема электрическая принципиальная, установлены две пары гнезд поз. 8 для подключения к модулю ФПЭ генератора и осциллографа, два переключателя поз.9 для попеременного подключения катушек к входным и выходным гнездам.

Кассета подключается к звуковому генератору. Перед подключением схемы блока необходимо предварительно измерить вольтметром, действующие (эффективные) значения напряжения сигнала генератора:

(13)

где U_эфф. – эффективное или действующее напряжение переменного сигнала генератора, U₀ – амплитудное значение напряжения.

Рисунок 3 Внешний виду модуля ФПЭ-05

Рисунок 4 Внутреннее устройство модуля ФПЭ-05

Рисунок 5 Схема устройства модуля ФПЭ-05