试验二十二互感电路观测.doc

实验二十二　互感电路观测 一、实验目的 　　1. 学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。 2. 理解两个线圈相对位置的改变， 以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。 二、原理说明 　　1. 判断互感线圈同名端的方法。 (1) 直流法 如图22-1所示，当开关S闭合瞬间， 若毫安表的指针正偏， 则可断定“1”、 “3”为同名端；指针反偏，则“1”、“4” 为同名端。 (2) 交流法 如图22-2所示，将两个绕组N1和N2的任意两端（如2、4端）联在一起，在其中的一个绕组（如N1）两端加一个低电压，另一绕组（如N2）开路，用交流电压表分别测出端电压U13、U12和U34。若U13是两个绕组端压之差，则1、3是同名端；若U13是两绕组端电压之和，则1、4是同名端。 2. 两线圈互感系数M的测定。 在图22-2的N1侧施加低压交流电压U1，测出I1及U2。根据互感电势 E2M≈U20＝ U2 ωMI1，可算得互感系数为M＝ ── 　　　　　 　 ωI1 3. 耦合系数k的测定。 　　两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数k来表示 　　　　k＝M/ 如图22-2，先在N1侧加低压交流电压U1，测出N2侧 开路时的电流I1；然后再在N2侧加电压U2，测出N1侧开 路时的电流I2，求出各自的自感L1和L2，即可算得k值。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 数字直流电压表 0～200V 1 2 数字直流电流表 0～200mA 2 3 交流电压表 0～500V 1 4 交流电流表 0～5A 1 5 空心互感线圈 N1为大线圈 N2为小线圈 1对 DGJ-04 6 自耦调压器 1 7 直流稳压电源 0~30V 1 8 电阻器 30Ω/8W 510Ω/2W 各1 DGJ-05 9 发光二极管 红或绿 1 DGJ-05 10 粗、细铁棒、铝棒 各1 DGJ-04 11 变压器 36V/220V 1 DGJ-04 四、实验内容 1. 分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名湍。 　　(1) 直流法 实验线路如图22-3所示。先将N1和N2两线圈的四个接线端子编以1、2和3、4号。将N1，N2同心地套在一起，并放入细铁棒。U为可调直流稳压电源，调至10V。流过N1侧的电流不可超过0.4A（选用5A量程的数字电流表）。N2侧直接接入2mA量程的毫安表。将铁棒迅速地拨出和插入，观察毫安表读数正、负的变化，来判定N1和N2两个线圈的同名端。 (2) 交流法 本方法中，由于加在N1上的电压仅2V左右，直接用屏内调压器很难调节，因此采用图22-4的线路来扩展调压器的调节范围。图中W、N为主屏上的自耦调压器的输出端，B为DGJ-04挂箱中的升压铁芯变压器，此处作降压用。将N2放入N1中，并在两线圈中插入铁棒。A为2.5A以上量程的电流表，N2侧开路。 接通电源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约12V左右），使流过电流表的电流小于1.4A，然后用0～30V量程的交流电压表测量U13，U12，U34，判定同名端。 　　拆去2、4联线，并将2、3相接，重复上述步骤，判定同名端。 　 2. 拆除2、3连线，测U1，I1，U2，计算出M。 3. 将低压交流加在N2侧，使流过N2侧电流小于1A，N1侧开路， 按步骤2测出U2、I2、U1。 　　4. 用万用表的R×1档分别测出N1和N2线圈的电阻值R1和R2，计算K值。 　　5. 观察互感现象 在图22-4的N2侧接入LED发光二极管与510Ω(电阻箱)串联的支路。 　　(1) 将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察LED 亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。 　　(2) 将两线圈改为并排放置，并改变其间距，以及分别或同时插入铁棒，观察LED亮度的变化及仪表读数。 (3) 改用铝棒替代铁棒，重复(1)、(2)的步骤，观察LED的亮度变化，记录现象。 五、实验注意事项 1. 整个实验过程中，注意流过线圈N1的电流不得超过1.4A， 流过线圈N2的电流不得超过1A。 2. 测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈N2套在大线圈N1中，并插入铁芯。 3. 作交流试验前，首先要检查自耦调压器， 要保证手柄置在零位。因实验时加在N1上的电压只有2～3V左右，因此调节时要