МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ


отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

Тема: «Исследование параметров катушКИ индуктивности»

Студенты гр. 1202		Берловский А.А. Шаповалов В.Г.
Преподаватель		Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

2023
Цель работы – ознакомление с основными параметрами катушек индуктивности и методами их измерений.

Основные сведения об индуктивностях

Движущиеся заряды порождают магнитное поле. Магнитное поле имеет направленный характер и характеризуется векторной величиной В, называемой электромагнитной индукцией. Было бы логично присвоить величине В, по аналогии с напряженностью электрического поля Е, название «напряженность магнитного поля». Однако по историческим причинам это название носит вспомогательная величина Н, аналогичная вектору электрического смещения D. Связь между В и Н определяется формулой:



₀ = 410^-7 Гн/м – магнитная проницаемость вакуума (воздуха); μ – относительная магнитная проницаемость вещества по отношению к вакууму.

Магнитное поле удается сконцентрировать внутри катушки, образованной множеством близко расположенных витков с током I. Если принять, что все составляющие индукции по сечению катушки S равны некоторому среднему значению В, что справедливо для катушек с сердечником, то отдельные значения B суммируются в полный поток электромагнитной индукции, или магнитный поток, определяемый как

 = BS = LI,

где L – коэффициент пропорциональности между током и полным магнитным потоком катушки, называемый индуктивностью катушки. Индуктивность зависит от геометрии катушки, от магнитной проницаемости сердечника и магнитных свойств окружающей среды. Так, для дросселей с замкнутыми тороидальными магнитопроводами индуктивность определяется формулой

---

где N– количество витков; S – сечение магнитопровода; lср – средняя длина окружности, определяемая как полусумма длин окружностей внутреннего и внешнего контуров магнитопровода. В лабораторной работе используется сердечник с μ = 2500, lср = 78 мм, S= 54 мм².

Единицей индуктивности является генри [Гн]. Одному генри соответствует индуктивность катушки без сердечника, которая развивает поток электромагнитной индукции в 1 Вб (вебер) в результате протекания тока 1 А.

В соответствии с законом Ленца изменение магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутый контур, порождает в нем индуцированную ЭДС (Е):



С учетом (5.2) из (5.4) получаем выражение для ЭДС катушки индуктивности при изменении протекающего через нее тока:



Из этого следует, что включение индуктивности последовательно с цепью нагрузки, питаемой пульсирующим источником тока, снижает его пульсации за счет возникающей ЭДС самоиндукции. Если предположить, что ток в катушке изменяется от некоторого значения I до нуля, то работа, совершаемая этим током за время dt, будет определяться как dA = EIdt. Тогда, если индуктивность не зависит от тока, очевидно, что магнитное поле является носителем энергии, за счет которой и совершается данная работа. Таким образом, катушка L, через которую протекает ток I, запасает энергию W, равную



Катушка не может запасти энергию мгновенно. Ее нужно зарядить аналогично тому, как заряжают конденсатор. Если индуктивность подключается к источнику постоянного напряжения U, то ее зарядка происходит по экспоненциальному закону:



где R – полное активное сопротивление, ограничивающее ток индуктивности; τ = L/R – постоянная времени зарядки индуктивности.

Цепь, состоящую из катушки индуктивности и параллельно подключенного ей конденсатора, называют колебательным контуром. При работе индуктивности в составе колебательного контура ее периодическая зарядка и разрядка происходят на резонансной частоте контура:

---

где С – емкость конденсатора, входящего в колебательный контур.

Поскольку в колебательном контуре происходит периодическое превращение энергии, запасенной в катушке индуктивности, в энергию заряженного конденсатора, то в отсутствие потерь справедливо:



Поскольку работа контура сопровождается потерями энергии, используют понятие добротности колебательного контура, характеризующее скорость затухания колебаний.



где N_e – число колебаний, в течение которых амплитуда снижается в е раз.




Рис. 5.1- схемы измерений

Обработка результатов эксперимента

1. 
   Расчет значений индуктивности катушки для N =20
   

Теоретический: L = = 8,7*10^-4

Практический: = , L= 8,6*10^-4

2. 
   Расчет добротности колебательного контура
   

тау 8*^10-5 q=5,3f

3. 
   Построение графиков теоретической и экспериментальной зависимости индуктивности катушки от количества витков.
   

Таблица 1- теоретическая зависимость индуктивности катушки от количества витков.

N витков	8	10	12	14	16	18	20
L, Гн	1*10-4	2*10-4	3*10-4	4*10-4	5*10-4	7*10-4	8,7*10-4

---

Таблица 2- экспериментальная зависимость индуктивности катушки от количества витков.

N витков	8	10	12	14	16	18	20
L, Гн	1,5*10-4	2*10-4	3*10-4	3*10-4	5*10-4	6*10-4	8,6*10-4

Рис. 5.2- графики теоретической и экспериментальной зависимостей катушки от количества витков.

4. 
   Построение графиков теоретической и экспериментальной зависимости частоты колебательного контура от индуктивности.
   

Вывод.

---

Смотрите также файлы

• Самостоятельная работа по теме Климатические пояса и области.docx

• Тжырымдамалар аиат жалан.docx

• Приметы и суеверия россии и англии.docx

• Методические рекомендации по организации и проведению занятий с личным составом гдзс фпс мчс россии (2008г.).doc

• Курсовая работа по дисциплине Методика обучения народному пению Направление подготовки Искусство народного пения.docx