实验十 互感电路参数的测量.doc

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1、实验十互感电路参数的测量一、实验目的1.掌握互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。2.观察用不同材料作线圈芯以及两个线圈相对位置改变时，对互感的影响。二、原理说明1.判断互感线圈同名端判断两个耦合线圈的同名端在理论分析和实际工程中都具有重要的意义。如电话机或变压器各绕组的首、末端等，都是根据同名端进行联接的。⑴直流判别法如图10-1所示，当开关K闭合或断开瞬间，在L2中产生互感电势电压表指针会偏转。若K闭合瞬间指针正偏，说明b端为高电位端，则L1的a端与L2的b端为同名端；若指针反偏，则a、b为异名端。⑵

2、等效阻抗判别法将两个耦合线圈L1和L2分别做两种不同的串联(a′与b和a′与b′相联)，用交流电桥重新测量不同串联方式的等效电感，阻抗较大的一种是顺向串联，相连的两个端点为异名端；反之，是反向串联，相连的两端点为同名端。⑶交流判别法如图10-2所示，将两个绕组L1和L2的任意两端（如a′、b′端）联在一起，在其中的一个绕组（如L1）两端加一个低电压，另一绕组（如L2）开路，用交流电压表分别测出三个端电压U1、U2和U，若U=U1+U2，表明L1和L2为顺向串联，则a与b为异名端；若U=｜U1－U2｜，表明L1和L2为反向串联，a与b为同名端

3、。2.两线圈互感系数M的测定(1)互感电势法在图10-2所示的L1侧施加低压交流电压U1，线圈L2开路，测出I1及U2。根据互感电势E2M≈U20＝ωMI1，可求得互感系数为M＝U2/ωI1(2)等效电感法将两个线圈分别做顺向和反向串联，并通以正弦电流，如图10-3所示，则令等效电感L=L1+L2+2M,L’=L1+L2-2M则互感系数M=(L-L’)/4ω其中r1和r2可用欧姆表测得，再求出等效阻抗Z=和z’=从而求得等效电感L和L′，即可求出互感系数M。3.耦合系数k的测定两个互感线圈相耦合的程度可用耦合系数k来表

4、示K=M/如图10-2，先在L1侧加低压交流电压U1，测出L2侧开路时的电流I1；然后再在L2侧加电压U2，测出L1侧开路时的电流I2，如图10-4所示，同样先求出等效阻抗Z1和Z2，再求出各自的自感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直流稳压电源0-30V1RTDG012单相可调交流电源0-220V1RTDG013直流数字电压表1RTT014直流数字毫安表1RTT015直流数字安培表1RTT016交流电压表1RTT03-17交流电流表1RTT03-18空心互感线圈L1为大线圈L2为小线圈1对RTDG079可变

5、电阻器100Ω/3W1RTDG0810电阻器510Ω/2W1RTDG0811发光二极管红或绿1RTDG0812铁棒、铝棒各1RTDG0713滑线变阻器200Ω/2A1另备四、实验内容与步骤1.测定互感线圈的同名端(1)直流法按图10-1接线，将L2套入L1中，并插入铁芯，调直流稳压电源E=1.2V，为使流过L1侧的电流不超过0.4A，在L1侧串入直接数字电流表，L2侧电压表。将铁芯迅速拔出和插入，观察电压表正负读数的变化，判定L1和L2的同名端。(2)交流法按图10-2接线，将L2套入L1中，插入铁芯，将两线圈一端相连(如a′b′)。由

6、于线圈内阻很小，接通电源前应首先查看自耦调压器的输出是否在零位，限流变阻器及应调到阻值最大的位置，电压表接至L1两侧。确认后方可接通电源，使调压器输出一个很低的电压(U1=2V)，流过电流表的电流应小于1.5A，然后测量U2和U，判定同名端，记入表10-1中。表10-1判别同名端直流法结论交流法结论U2变化插入铁芯拔出铁芯a与bU(v)U1(v)U2(v)a与b2.测互感系数M①互感电势法拆去a′b′之间的连线，测量U1、I1和U2，计算出互感系数M=②等效电感法断开电源，拆去连线，先用数字万用表欧姆档测出两线圈内阻r1和r2；再按图10-

7、3接线，测出两个线圈顺向和反向串联时的电压电流。所加电压很低，应使电流小于1A，计算电感L和互感M，数据和计算结果一并记入表10-2中。表10-2测互感系数互感电势法等效电感法U1I1U2M串联方式UIRZLM顺向反向3.测耦合系数K将L1侧开路，在L2加交流低电压，使流过L2侧电流I2=0.5A，测出此时的U2、I2和U1之值。利用上述步骤测出的U1、I1值和测出的r1、r2之值，分别计算Z1、Z2和L1、L2及耦合系数K，数据记入表10-3中。表10-3测耦合系数L2开路测量值计算值L1开路测量值计算值U1I1r1Z1L1U2I2r2Z

8、2L2K4.观察互感现象在图10-4的L2侧接入LED发光二极管与510Ω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亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。(