4

210 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

•    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. Wszystkie te elementy przedstawione są na zdjęciu (rys. 26.1).

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 [5j pozwala zmierzyć wartość skuteczną napięcia generowanego w drugim obwodzie. Najlepsze zobrazowanie badanego zjawiska indukcji elektromagnetycznej uzyskuje się, gdy małe cewki (2] umieszcza się w połowie długości kanału dużej cewki [ 1 ].

5-woltomierz

Rys. 26.1. Układ laboratoryjny do pomiaru indukcyjności wzajemnej

26.3. Przeprowadzenie pomiarów

1. Sprawdzić, czy obwód jest połączony tak jak na rys. 26.1, a nastawy przyrządów    „ odpowiadają wymogom ćwiczenia.

2.    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 harmo-

'licznego używany w ćwiczeniu i potencjometr OFFSET ustalający poziom sygnału stałego.

3. Pomiary z punktów 4-5 przeprowadzamy dla trzech cewek uzwojenia wtórnego wybranych przez prowadzącego. Należy zapisać parametry wybranych cewek. Cewkę, dla której przeprowadzane są pomiary umieścić w środku dużej cewki. Uwaga: Przy przeprowadzaniu ćwiczenia uwzględnia się dwa warianty wyboru cewek:

A.    Wybór 3 cewek o jednakowej liczbie zwojów, a różniących się przekrojem (są dwa zestawy takich cewek). Taki wybór umożliwia doświadczalne przeanalizowanie zależności E ,(S).

B.    Wybór 3 cewek o jednakowym przekroju, a różniących się liczbą zwojów (są dwa zestawy takich cewek). Taki wybór umożliwia doświadczalne przeanalizowanie zależności E,(n).

4.    Pomiar napięcia skutecznego w obwodzie wtórnym E,(/) w funkcji częstotliwości prądu obwodu pierwotnego prowadzić w zakresie 1-12 kHz co 1 kHz przy stałej wartości natężenia prądu I, z zakresu 2-6 mA. Po nastawieniu częstotliwości sprawdzamy i ewentualnie korygujemy wartość natężenia prądu, następnie odczytujemy odpowiadającą wartość napięcia. Pomiar powtórzyć dwukrotnie

5.    Pomiar napięcia skutecznego w obwodzie wtórnym E, (/,) w funkcji natężenia prądu obwodu pierwotnego prowadzić w zakresie 1-10 mA natężenia prądu przy Stałej wartości częstotliwości/z zakresu 9-12 kHz. Pomiar powtórzyć dwukrotnie.

6.    Ustalić i zapisać niepewności maksymalne dla mierzonych wielkości: A/, AE_S,.A/,.

7.    Aby wykonać pomiar indukcyjności własnej L, wyłączyć układ zasilania dużej cewki. Miernik uniwersalny połączony z małą cewką przełączyć z pomiaru napięcia na pomiar indukcyjności. Zmierzyć indukcyjności wszystkich małych cewek użytych w ćwiczeniu.

26.4. Opracowanie wyników pomiarów

1.    Przeliczyć częstotliwości/na częstotliwości kołowe co = Inf. Nanieść na wykresy punkty pomiarowe zależności badanych E,(w) i E,(/,) dla wszystkich badanych cewek.

2.    Korzystając z metody najmniejszych kwadratów Gaussa, wyznaczyć parametry prostych: współczynniki nachylenia prostych a wraz z ich odchyleniem standardowym O- oraz punkty przecięcia z osią rzędnych b. W oparciu o wyznaczone parametry przez punkty pomiarowe przeprowadzić teoretyczne proste.

H Woparciuorównanie(26.16)iobliczonewartościwspółczynnikównachyleniaa wyznaczyć współczynniki indukcyjności wzajemnej M:

• na bazie zależności E,(to) współczynnik indukcyjności wzajemnei St_m

a

T_s

wyznaczamy jako: