Файл: Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Теоретические основы электротехники I,II.doc

Основные измерения в данной работе производятся по методу Ленца-Столетова на установке, схема которой показана на рис. 2.

Исследуемый магнит помещается в магнитное поле, создаваемое намагничивающей обмоткой, которая подключена к постоянному напряжению. Меняя величину и направление тока в этой обмотке, можно изменять величину и направление магнитного потока магнита.

При замкнутой магнитной цепи (сплошное кольцо или два одинаковых вплотную составленных магнита) напряженность поля может быть вычислена по уравнению

где I – ток, измеряемый амперметром; w– число витков намагничивающей обмотки (указано на стенде); l = 36 см – средняя длина магнитной линии.

Величина магнитного потока в магните определяется по показанию прибора – милливеберметра. Величина индукции вычисляется по показанию прибора по формуле

где S = 1,62 см² – сечение магнита; w_изм – число витков измерительной обмотки (указано на стенде);  – отклонение стрелки прибора; К – постоянная прибора (указана на приборе).

Измеряя приращения потока при известных изменениях напряженности поля, можно снять предельную петлю гистерезиса. В состав соответствующей лабораторной установки (рис. 2) входят переключатель S, позволяющий изменять направление тока в намагничивающей обмотке.

Для получения точки 1 предельной петли гистерезиса (рис. 1) нужно изменить направление намагничивающего тока (его значение указано на стенде). При этом осуществляется переход из точки 1 петли гистерезиса в точку 4. Определяемое по отбросу стрелки милливеберметра изменение индукции В₁ соответствует удвоенному значению В_макс.

Для получения точки 2 нужно измерить изменение индукции В₂ при переходе в точку 2 из точки 1, для чего нужно перевести переключатель S в среднее положение (выключить ток).

Значение остаточной индукции B_r (при H= 0) определяется при этом по формуле B_r = B_макс– 

В₂.
Для получения точек, лежащих между 2 и 4, также нужно переходить в эти точки из точки 1, измеряя соответствующие изменения индукции (например, В₄). Для этого нужно одновременно изменить направление тока и уменьшить его величину с помощью сопротивления R_2,что достигается переброской переключателя S из положения 2 в положение 1 при разомкнутом ключе S1.

Перед началом измерений, при установленном значении тока, нужно стабилизировать петлю гистерезиса, произведя 3–4 переключения тока. Эту операцию, при заданном значении тока, надлежит производить в следующем порядке:

- стабилизировать петлю, для точки 1 записать показания прибора;

- выключить ток и для точки 2 записать В₂;

- перейти из точки 2 в точку 4 и убедиться в том, что полученное при этом изменение индукции (см. рис. 1) В = В₁– В₂.

Измерительная установка также позволяет провести определение линий возврата. Линией возврата называют участок магнитной характеристики, соответствующий изменению индукции при переходе с кривой намагничивания на ось Н = 0. Для этого переводится переключатель из ранее установленного положения (соответствующего точке a рис. 3) в среднее, при котором ток равен нулю, а, следовательно, и Н = 0.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

А. В лаборатории

1. Снять предельную петлю гистерезиса постоянного магнита на установке, изображенной на рис. 2, определив точки 1, 2, 4 (рис. 1) и три точки на спинке кривой размагничивания.

2. Построить с помощью той же установки линии возврата для двух–трех точек на спинке петли.

3. Определить экспериментально изменение индукции (В), вызываемое введением воздушного зазора (0,5 см). Для этого, после намагничивания и отключения тока, один из магнитов отодвигается специальным приспособлением на величину выбранного зазора.

4. Определить экспериментально значение индукции при возвращении магнитов в прежнее положение (т.е. при сближении их до соприкосновения). Полученное значение индукции сопоставить с определенным по линии возврата (точка b) на рис. 3.
Б. Дома

5. Определить расчетным путем изменение индукции (В), вызываемое введением воздушного зазора (0,5 см). Сравнить экспериментально полученное значение индукции (В_r – B) c расчетным значением, определяемым по известной петле гистерезиса при известном отношении l_b / l_м (точка a на рис. 3).

6. Рассчитать величину зазора в магнитной цепи, при котором в нем будет максимальной энергия магнитного поля.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Указать точки на петле гистерезиса, когда:

1. – в обмотках максимальный ток;

2. – когда ток отключен;

3. – имеется воздушный зазор;

4. – зазор сделан равным нулю.

5. Рассчитать по известной петле гистерезиса и заданному зазору индукцию в магните.

6. Как рассчитать магнитную цепь с воздушным зазором, чтобы в зазоре была максимальная энергия магнитного поля?

7. Как определить по петле гистерезиса – является ли данный материал магнитотвердым?

8. Как экспериментально определить линию возврата?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов – М.: Высш. шк., 2000. – С. 446 – 454.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов – Брянск: БГТУ, 2001. –Ч.2. С. 19 – 23.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОГО

ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ПОЛЯ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получение навыков моделирования полевых задач с помощью электропроводящей бумаги и освоение методов расчета электростатических полей.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Ознакомление с оборудованием и приемами моделирования полевых задач.

2. Закрепление методов расчета электростатических полей.

3. Освоение графических методов построения картины поля.
ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
Для трех задач, исследуемых в работе, рассчитать емкость между электродами и положение эквипотенциали, потенциал которой составляет 40 % от приложенного между электродами напряжения.

Расстояние между электродами выбирается в зависимости от номера варианта. Размеры электродов R₁ = 120 мм, R₂ = 50 мм, R₃ = 20 мм.

№ варианта соответствующий номеру недели месяца	a₁, мм	a₂, мм	a₃ мм
1	20	100	120
2	30	120	100
3	40	140	140
4	50	160	160

Порядок выполнения работы

А. В лаборатории

1 С помощью омметра измерить сопротивление полоски бумаги и рассчитать удельную проводимость бумаги.

2. Установить на листе проводящей бумаги электроды на расстоянии друг от друга в соответствии с вариантом задания.

3. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 4).

4

. Снять картину поля, для чего с помощью зонда зафиксировать положение эквипотенциалей через каждые 20 % от напряжения между электродами.

5. Измерить проводимость между электродами. Записать.

6. Вынуть лист белой бумаги с зафиксированными эквипотенциалями

7. Задания по пунктам 2 … 6 выполнить для всех трех систем (рис. 1, 2, 3).

Б. Дома

8. На листе белой бумаги с зафиксированными эквипотенциалями построить силовые линии поля так, чтобы ячейки, образованные пересечением силовых линий и эквипотенциалей, были подобны друг другу и образовывали криволинейные квадраты.

9. По картине поля рассчитать емкость на единицу длины исследуемой системы и сравнить результаты измерений с теоретическими результатами, полученными при подготовке к работе и с результатом по п. 5.. 8.

10. Изобразить эквипотенциаль с потенциалом 40 % от напряжения между электродами и сравнить ее положение со снятой экспериментальной кривой (для всех трех задач).

11. Оформить отчет по работе, содержащей результаты домашней подготовки и результаты экспериментальной части работы.