 |
Лабораторная установка и вывод расчетных формул
|
|
|
|
Лабораторная установка включает в себя лабораторный модуль, генератор гармонических колебаний и выносной элемент, состоящий из соосно смонтированных короткой катушки 2 и длинной (соленоида) 1. Короткая катушка может перемещаться относительно соленоида вдоль измерительного штока, имеющего сантиметровые деления.
На лицевой панели лабораторного модуля имеются гнезда для подключения генератора, катушек и милливольтметра, а также изображена электрическая схема установки (рис. 3). Соленоид и катушка подключаются соответственно к гнездам 1, 4 и 3, 5. Генератор подключается к гнездам замаркированным PQ, а милливольтметр к гнездам PV. Милливольтметр может измерять либо действующее значение напряжения на генераторе u г, либо напряжение на катушках u L в зависимости от положения переключателя П 2. Необходимые для расчетов константы имеют следующее значение N 1=800, N 2=200, l =150 мм, S =8,0×10-4 м2, R = 68 кОм, L 1 = 5,9 мГн, L 2 = 6,5 мГн.
Подаваемое на одну из катушек напряжение генератора изменя-ется по закону u г = U 0 cos w t, где w = 2pn – циклическая час-тота. Так как в цепь генератора может быть включено сопротив-ление R, то возможны два метода определения взаимной индуктив-ности.
Пусть к генератору подключен соленоид (см. рис.4). Мгновенное значение силы тока в соленоиде i 1 определяется законом Ома для переменного тока (см. приложение)
(12)
где z – полное сопротивление цепи и a – разность фаз, возникающая в такой цепи, между напряжением и током. Если в цепи существует некоторое активное сопротивление R и если сам соленоид обладает некоторым активным сопротивлением R 1, то полное сопротивление такой цепи равно
(13)
Подставив выражения (12) и (13) в формулу (3), получим
|
|
|
. (14)
Из (14) видно, что максимальное значение ЭДС взаимной индукции 
равно
. (14а)
В силу технологических особенностей активное сопротивление соленоида R 1 (также как и короткой катушки) является достаточно малой величиной и при использовании R = 68 кОм справедливо следующее неравенство R 1 
R, поэтому в данной работе будут изучены следующие две ситуации.
1) В цепи генератора присутствует активное сопротивление R. В этом случае справедливо неравенство: R + R 1» R 1 w L 1. Следовательно, выражение (14.а) для приобретает вид 
или 
. Последнее выражение справедливо и для действующих значений напряжения U д генератора и ЭДС взаимной индукции 
:
. (15)
2) Сопротивление R в цепи генератора отсутствует. В этом случае справедливо неравенство: R 1 w L 1. Тогда из (14.а) получаем:
. (16)
В работе предлагается проверить соотношение L 12 = L 21, для этого необходимо короткую катушку присоединить к генератору, а соленоид к милливольтметру. В этом случае получатся следующие расчетные формулы:
, (15.а)
. (16.а)
Здесь 
– действующее значение ЭДС взаимоиндукции, возникающей в соленоиде, и L 2 – индуктивность короткой катушки.
Порядок выполнения работы
Задание 1
Определение взаимной индуктивности при наличии в цепи генератора резистора R.
1.а
1. Собрать схему, приведенную на рис. 3. Для этого присоединить к гнездам 1, 4 соленоид и к гнездам 3, 5 короткую катушку.
2. Подсоединить генератор гармонических колебаний к гнездам PQ.
3. Присоединить милливольметр к гнездам PV.
4. Включить генератор и вольтметр в сеть. На генераторе установить напряжение 4 В и частоту 10 кГц.
5. Установить катушку вблизи левого края соленоида (x = 0).
6. Перемещая катушку от левого края соленоида к его правому краю, измерить зависимость ЭДС взаимной индукции возникающей в катушке от координаты = f (x). За начало оси x принять левый торец соленоида. Результаты занести в таблицу 1.
|
|
|
7. По формуле (15) определить значение L 21, результаты занести в таблицу 1.
1.б
1. Поменять местами присоединения соленоида и короткой катушки.
2. Повторить измерительные операции, описанные в п. 1.а.
3. По формуле (15.а) вычислить значение L 12, результаты занести в таблицу 1.
4. Для каждого значения координаты x сравнить величины L 12(x) и L 21(x), вычислить среднее значение < L > = (L 12 + L 21)/2. Результаты расчетов занести в таблицу 1.
5. Построить график зависимости < L >= 
(x).
Таблица 1
| X, см |  , мВ
| L 21, мГн |  , мВ
| L 12, мГн | < L >, мГн | L 21теор, мГн |
| ... |
Задание 2
Определение взаимной индуктивности при отсутствии в цепи генератора резистора R.
2.а
1. Собрать схему приведенную на рис. 4. Для этого присоединить к гнездам 1, 4 соленоид и к гнездам 3, 5 короткую катушку.
2. Подсоединить генератор гармонических колебаний к гнездам PQ.
3. Присоединить милливольметр к гнездам PV.
4. С помощью ключа П 1 отсоединить от схемы резистор R.
5. Включить генератор и вольтметр в сеть. На генераторе установить напряжение 4 В и частоту 10 кГц.
6. Установить катушку вблизи левого края соленоида (x = 0).
7. Перемещая катушку от левого края соленоида к его правому краю, измерить зависимость ЭДС взаимной индукции возникающей в катушке от координаты = f (x). За начало оси x принять левый торец соленоида. Результаты занести в таблицу 2.
8. По формуле (16) определить значение L 21, результаты занести в таблицу 2.
2.б
1. Поменять местами присоединения соленоида и короткой катушки.
2. Повторить измерительные операции, описанные в п. 2.а.
3. По формуле (16а) вычислить значение L 12, результаты занести в таблицу 2.
4. Результаты расчетов занести в таблицу 2.
Для заданий 1 и 2, с помощью формулы (9а), вычислить величину взаимной индукции L 21 теор, вычисленные значения занести в таблицы 1, 2 и построить график L 21 теор= (x). Сравнить величины L 21 , L 12 и L 21теор.
Таблица 2
| x, см | U г, В | , В
| L 21, мГн | , В
| L 12, мГн | L 21теор, мГн |
| ... |
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ
|
|
|
B) оказание помощи в выводе акций инвестируемых предприятий на фондовый рынок
II. ВЫВОДЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ
LOCAL PATCH УСТАНОВКА (влияет на одиночные игры)
Rect.Square(); // вычисление и вывод на экран площади прямоугольника,
А. Лабораторная установка
Абсорбционная холодильная установка.
Аналоговый ввод-вывод (Аналоговый компаратор)
Архитектура ввода-вывода
Более того они сыграли КЛЮЧЕВУЮ РОЛЬ в выводе преобразований Лоренца.
Бригадно-лабораторная система обучения
