LabFiz26.pdf

ĆWICZENIE 26

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA SAMOINDUKCJI

Opis układu pomiarowego

Układ pomiarowy do badania zjawiska indukcji elektromagnetycznej zawiera:

· generator funkcyjny sygnałów harmonicznych o regulowanej amplitudzie i zakresie

częstotliwości 0,1 – 100 kHz,

· cyfrowy miernik częstotliwości o 4 dekadach używany do dokładnego określania

częstotliwości sygnału generatora,

· multimetry stosowane do pomiaru napięcia oraz natężenia prądu,

· dużą cewkę uzwojenia pierwotnego: długość l = 750 mm, 485 zwoi/metr, średnica kanału 79

mm, opór 0,3 Ω, indukcyjność 1 mH;

· siedem cewek uzwojenia wtórnego (umieszczane wewnątrz uzwojenia pierwotnego), o

parametrach zebranych w tabeli:

ĆWICZENIE 26

indukcyjność

opór

n - ilość

zwojów

średnica

300

800

3,5

300

530

2,8

300

330

2,2

200

500

2,2

150

0,3

100

240

1,1

0,15

Jedna z cewek uzwojenia wtórnego [2] znajduje się wewnątrz dużej cewki uzwojenia

pierwotnego [1]. Korzystając z generatora funkcyjnego [3] otrzymujemy prąd sinusoidalny o

częstotliwościach zmieniających się w zakresie 1 – 12 kHz. W celu dokładnego wyznaczenia

częstotliwości generowanego sygnału do generatora [3] podłączony jest równolegle miernik

[4] pracujący w trybie częstościomierza. Do zmierzenia wartości skutecznej natężenia prądu

płynącego przez dużą cewkę służy jeden z multimetrów [6] pracujący w trybie amperomierza.

Generator [3], amperomierz [6], cewka uzwojenia pierwotnego [1] tworzą obwód pierwotny.

Obwód drugi to multimetr [5] pracujący jako woltomierz podłączony do jednej z cewek

uzwojenia wtórnego [2]. Multimetr [5] pozwala zmierzyć wartość skuteczną napięcia

generowanego w drugim obwodzie. Najlepsze zobrazowanie badanego zjawiska indukcji

elektromagnetycznej uzyskuje się, gdy cewki [2] umieszcza się w połowie długości kanału

dużej cewki [1].

Przeprowadzenie pomiarów

Uwagi do stosowanego sprzętu:

· mierniki uniwersalne wyposażone są w układy samowyłączające. W przypadku wyłączenia

się miernika w trakcie ćwiczenia należy włączyć go ponownie,

· generator posiada dwie funkcje sterujące parametrami natężenia prądu, których nastawienia

sumują się: potencjometr amplitudy sygnału harmonicznego używany w ćwiczeniu i

potencjometr OFFSET ustalający poziom sygnału stałego,

ĆWICZENIE 26

· przy przeprowadzaniu ćwiczenia się zaleca się dwa warianty wyboru cewek, tak by każdej

osobie ćwiczącej przypadła inna cewka:

· Wybór 3 cewek o jednakowej ilości zwojów, a różniące się przekrojem (są dwa

zestawy takich cewek). Taki wybór umożliwia doświadczalne przeanalizowanie

zależności

( )

· Wybór 3 cewek o jednakowym przekroju, a różniące się ilością zwojów (są dwa

zestawy takich cewek). Taki wybór umożliwia doświadczalne przeanalizowanie

zależności

( )

1.Wykonać pomiar indukcyjności własnej L oraz rezystancji R wszystkich cewek uzwojenia

wtórnego użytych w ćwiczeniu. W tym celu miernik uniwersalny połączony z cewką

przełączyć na pomiar indukcyjności albo rezystancji.

2.Sprawdzić, czy obwód jest połączony tak jak na zdjęciu, a nastawy przyrządów

odpowiadają wymogom pomiaru współczynnika samoindukcji.

3.Pomiary z punktu 4 – 5 przeprowadzamy dla trzech cewek uzwojenia wtórnego wybranych

przez prowadzącego. Cewkę, dla której przeprowadzane są pomiary należy podłączyć do

woltomierza, a następnie umieścić w środku dużej cewki.

s E w funkcji częstotliwości prądu

obwodu pierwotnego prowadzić w zakresie 1 – 12 kHZ co 1 kHz przy stałej wartości

natężenia prądu I s z zakresu 2 – 6 mA. Po nastawieniu częstotliwości sprawdzamy i

ewentualnie korygujemy wartość natężenia prądu następnie odczytujemy odpowiadającą

wartość napięcia. Pomiar powtórzyć dwukrotnie.

( f

)

4.Pomiar napięcia skutecznego w obwodzie wtórnym

s I E w funkcji natężenia prądu

obwodu pierwotnego prowadzić w zakresie 1 – 10 mA natężenia prądu przy stałej wartości

częstotliwości f z zakresu 9 – 12 kHz. Pomiar powtórzyć dwukrotnie.

6.Ustalić i zapisać niepewności maksymalne dla mierzonych wielkości: f

( s

)

5.Pomiar napięcia skutecznego w obwodzie wtórnym

D E

, s

Opracowanie wyników pomiarów

xu D

( )

(

)

(

)

(

)

fu ,

s I

1.Niepewności standardowe

wyznaczyć w oparciu o wzór

f D

D E

s I

korzystając z wcześniej określonych niepewności maksymalnych

przy czym Δf

Δω =

2π

2.Przeliczyć częstotliwości f na częstość f

. Nanieść na wykresy punkty pomiarowe

E s i

)

s I

( s

)

wraz z ich niepewnościami badanych zależności

dla wszystkich cewek.

3.Korzystając z metody naj m niej s zych kwadratów Gaussa dokonać aproksymacji punktów

pomiarowych prostymi b

ay +

, gdzie:

ĆWICZENIE 26

(

)

n 1

gdzie

, a otrzymane proste nanieść na wykresy.

(

M E

I s w

M =

4.W oparciu o

wyznaczyć współczynniki indukcyjności wzajemnej

5.Wyznacz yć niepewność złożoną bezw zględną i względną indukcyjności wzajemnej

(

)

Mu c

Mu S

(

)

(

)

(

)

( )

oraz

w M

(

M E

M s I =

6.W oparciu o

wyznaczyć współczynniki indukcyjności wzajemnej

7.Wyznacz yć niepewność złożoną bezw zględną i względną indukcyjności wzajemnej

(

)

Mu c

Mu S

(

)

(

)

(

)

( )

oraz

w M

M =

μSn

8.Korzystając ze wzoru

obliczyć teoretyczne wartości współczynników indukcji

wzajemnej dla stosowanych zestawów cewek, gdzie S – pole przekroju jednego zwoju w

cewce uzwojenia wtórnego, N – ilość zwojów cewki uzwojenia pierwotnego, m –

przenikalność magnetyczna powietrza.

9.Ze wzoru l

obliczyć indukcyjność własną L cewek uzwojenia wtórnego, a

otrzymane wartości porównać z wartościami otrzymanymi podczas pomiarów bezpośrednich

oraz wartościami podanymi dla danych cewek.

Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty (wraz z wykresami), wyciągnąć wnioski.

Stwierdzić czy cel ćwiczenia:

· wyznaczenie współczynnika samoindukcji

M ;

· wyznaczenie współczynnika samoindukcji s

M ;

· wyznaczenie indukcji własnej L;

dla wszystkich badanych cewek został osiągnięty.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: