互感线圈电路的研究.doc

实验十三 互感线圈电路的研究
一、实验目的
1．学会测定互感线圈同名端、互感系数以及耦合系数的方法
2．理解两个线圈相对位置的改变，以及线圈用不同导磁材料时对互感系数的影响。
二、原理说明
一个线圈因另一个线圈中的电流变化而产生感应电动势的现象称为互感现象，这两个线圈称为互感线圈，用互感系数（简称互感）来衡量互感线圈的这种性能。互感的大小除了与两线圈的几何尺寸、形状、匝数及导磁材料的导磁性能有关外，还与两线圈的相对位置有关。
1．判断互感线圈同名端的方法
（1）直流法
如图13-1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13-2所示，将两个绕组和的任意两端（如2、4端）连在一起，在其中的一个绕组（如）两端加一个低电压，用交流电压表分别测出端电压、和，若是两个绕组端压之差，则1、3是同名端；若是两绕组端压之和，则1、4是同名端。
2．两线圈互感系数的测定
在图13-2电路中，互感线圈的侧施加低压交流电压，测出及。根据互感电势，可算得互感系数为
1． 耦合系数的测定
两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数K来表示
其中：为线圈的自感系数，为线圈的自感系数，它们的测定方法如下：先在侧加低压交流电压，测出侧开路时的电流；然后再在侧加电压，测出侧开路时的电流；根据自感电势，可分别求出自感和。当一只互感系数M，便可算得K值。
三、实验设备
1． 直流数字电压表、毫安表
2． 交流数字电压表、电流表
3． 互感线圈、铁、铝棒
4． EEL-23组件（含/3W电位器、/8W线绕电阻、发光二极管）或EEL-51组件
5． 滑线变阻器：/2A（自备）或EEL-54组件（/1W可调电位器）
四、实验内容
1． 测定互感线圈的同名端
（1） 直流法
实验电路如图13-3所示，将线圈、同心式套在一起，并放入铁芯。为可调直流稳压电源，调至6V，然后改变可变电阻器R（由大到小地调节），使流过侧的电流不超过0.4A（选用5A量程的数字电流表），侧直接接入量程的毫伏表。将铁芯迅速的拔出和插入，观察毫安表正、负读数的变化，来判定和两个线圈的同名端。
（2） 交流法
实验电路如图13-4所示，将小线圈套在线圈中。串接电流表（选0-5A的量程）后接至自耦调压器的输出，并在两线圈中插入铁芯。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2V左右），使流过电流表的电流小于1.5A，然后用0-20V量程的交流电压表测量、、，判定同名端。
拆去2、4连线，并将2、3相连，重复上述步骤，判定同名端。
2． 测定两线圈的互感系数M
在图13-2电路中，开路，互感线圈的侧施加2V左右的交流电压，测出并记录、、。
3． 测定两线圈的耦合系数K
在图13-2电路中，开路，互感线圈的侧施加2V左右的交流电压，测出并记录、、。
4． 研究影响互感系数大小的因素
在图13-4电路中，线圈侧加2V左右的交流电压，侧接入LED发光二极管与串联的支路。
（1） 将铁芯慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察LED亮度及各电表读数的变化，记录变化现象。
（2） 改变两线圈的相对位置，观察LED亮度及各电表读数的变化，记录变化现象。
（3） 该用铝棒替代铁棒，重复步骤（1）、（2），观察LED亮度及各电表读数的变化，记录变化现象。
五、试验注意事项
1． 整个实验过程中，注意流过线圈的电流不超过1.5A，流过线圈的电流不超过1A；
2． 测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈套在大线圈中，并行插入铁芯；
3． 如实验室有，2A的滑线变阻器或大功率的负载，则可接在交流实验时的侧；
4． 实验前，首先要检查自耦调压器，要保证手柄置在零位，因实验时所加的电压只有2-3V左右，因此调节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。
六、预习与思考题
1． 什么是自感？什么是互感？在实验室中如何测定？
2． 如何判断两个互感线圈的同名端？若已知线圈的自感和互感，两个互感线圈相串联的总电感与同名端有何关系？
3． 互感的大小与哪些因素有关？各个因素如何影响互感的大小？
七、实验报告要求
1．根据表13-1数据，计算回转电导；
2．根据实验2的结果，画出电压、电流波形，说明回转器的阻抗逆变作用，并计算等效电感值。
3．根据表13-2数据，画出并联谐振曲线，找到谐振频率，并和计算值相比较；
4．从各实验结果中总结回转器的性质、特点和应用。