· Соберите на наборной панели трансформатор с моделью паза электрической машины.
· Соберите электрическую цепь согласно схеме, изображённой на рис. 8.6. Усилитель расположите в правой части наборной панели как можно дальше от исследуемого контура. Амперметр и вольтметр, показанные на схеме – виртуальные приборы.
Примечание: Виртуальные приборы можно заменить мультиметрами, но тогда Вы не сможете измерять начальную фазу плотности тока. Начальную фазу в этом случае можно измерять электронным осциллографом с помощью фигуры Лиссажу.
- Включите виртуальные приборы для измерения тока, напряжения и сдвига фаз между ними.
- Установите на источнике переменного тока синусоидальное напряжение частотой 250 Гц максимальной амплитуды
- Слегка прижимая датчик его контактами к поверхности ленточного проводника и вводя его внутрь «паза», убедитесь, что изменяются выходное напряжение усилителя и разность фаз. Если прибор показывает разность фаз больше 90О, поменяйте местами зажимы амперметра на коннекторе или зажимы трансформатора тока.
- Измерьте выходное напряжение и разность фаз, перемещая датчик от открытого края «паза» до максимальной глубины с шагом 5 мм и запишите результаты в табл. 8.2. Координата z в таблице соответствует расстоянию от коткрытой стороны паза до контактов датчика.
- Рассчитайте плотность тока при каждом значении координаты. С учётом коэффициента усиления напряжения усилителя:
.
Плотность тока получится в А/мм2, если в этой формуле g - в м/(Ом мм2), Uвых – в вольтах, и l = 0,1 м – расстояние между контактами датчика.
- Замените установленный контур на другой контур, затем на третий и повторите все опыты и расчёты.
- На рис. 8.5 постройте график изменения плотности тока и его начальной фазы для исследованных случаев.
- Приняв а = 2 мм. b = 0,35 мм и
, вычислите:
= ……………..1/мм - коэффициент затухания и коэффициент фазы;
= …………….А/мм2 - действующее значение плотности тока на открытой поверхности проводника;
- Поделайте расчёт изменения плотности тока и его начальной фазы от координаты по формулам:
и 
.
Результаты запишите в ту же табл. 8.2, а на рис. 8.6 постройте расчётные графики для сравнения с экспериментальными.
Таблица 8.2
| Экспериментальные данные: f = ……….Гц; I =…………..A | Расчётные данные: k =………1/мм; d (0) = ………А/мм2. | ||||
| z, мм | Uвых,В | j, град. | d, А/мм2 | kz, 1/мм | d, А/мм2 | j, град. |
 |
Рис 8.6
Приложение 1: Координатные сетки для оформления отчётов по моделированию полей
Планшет № 1
Планшет № 2
Планшет №3
Планшет № 4
Планшет № 5
Приложение 2: Исследование магнитного поля на оси цилиндрической катушки
Экспериментальные данные при I = 0,2 A, w =2000:
| Х, мм | -25 | -20 | -15 | -10 | -5 | ||||||||
| U, B | 0,45 | 0,74 | 0,92 | 0,98 | 0,98 | 0,98 | 0,98 | 0,97 | 0,95 | 0,86 | 0,66 | 0,35 | 0,17 |
| B, мТл | 4,5 | 7,4 | 9,2 | 9,8 | 9,8 | 9,8 | 9,8 | 9,7 | 9,5 | 8,6 | 6,6 | 3,5 | 1,7 |
Расчёт магнитной индукции на оси катушки с помощью программы MathCAD:
 |
Точками на графике нанесены экспериментальные данные.
Приложение 3: Исследование магнитного поля на оси кольцевых катушек
Условия эксперимента:
Соединение катушек - последовательное согласное.
Число витков - w 1 =w 2=250.
Ток в катушках - I = 0,2 A.
Расстояние между центрами катушек равно радиусу катушек - х 0=8,25 мм.
Экспериментальные данные:
| Х, мм | -10 | -7,5 | -5 | -2,5 | 2,5 | 7,5 | 12,5 | 17,5 | |||||
| U, B | 0,11 | 0,22 | 0,33 | 0,49 | 0,48 | 0,44 | 0,43 | 0,48 | 0,46 | 0,38 | 0,27 | 0,20 | 0,13 |
| B, мТл | 1,1 | 2,2 | 3,3 | 4,9 | 4,8 | 4,4 | 4,3 | 4,8 | 4,6 | 3,8 | 2,7 | 2,0 | 1,3 |
Расчёт магнитной индукции на оси катушки с помощью программы MathCAD:
 |
На графике построены сплошными линиями графики магнитной индукции от каждой катушки в отдельности и пунктирной линией – суммарный график. Точками нанесены экспериментальные данные.
Приложение 4: Графики к расчёту взаимной индуктивности двух круглых катушек
 |
Литература
1. Нейман Л.Р., Демирчан К.С., Юринов В.М. Руководство к лаборатории электромагнитного поля. М.: Высшая школа, 1966. – 268с.
2. Гладкова Л.Ф., Гришкевич А.Е., Морозов С.И. и др. Электричество и магнетизм, Учебное пособие к выполнению лабораторных работ по курсу физики. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2002. – 111с.
3. Петров Ю.В., Соболевский А.С., Матюшина Л.Н. Электромагнетизм, Учебное пособие для выполнения лабораторных работ по курсу «Общая физика». – Челябинск. Изд. ЮУрГУ, 2000 – 73с.