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互感电路观测 ——实验十五 作者 学号 胡永恒 互感电路观测 ——实验十五 实验目的 1 、学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。 2 、理解两个线圈相对位置的改变，以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。 原理说明 1 、判断互感线圈同名端的方法。 （1）直流法 如图 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。 - 图 1 （2）交流法 如图 2 所示，将两个绕组 N 1 和 N 2 的任意两端（如 2 、 4 端）联在一起，在其中的一个绕组 （如 N 1 ）两端加一个低电压，另一绕组（如 N 2 ）开路，用交流电压表分别测出端电压 U 13 、 U 12 和 U 34 。若 U 13 是两个绕组端电压之差，则 1 、 3 是同名端；若 U 13 是两绕组端电压之和，则 1 、 4 是同名端。 2 、两线圈互感系数 M 的测定。 在图 2 的 N 1 侧施加低压交流电压 U 1 ，测出 I 1 及 U 2 。根据互感电势 E 2M ≈ U 20 = ω M I 1 ，可算得 互感系数为 M=U2/ω I1 3 、耦合系数 k 的测定。 1  两个互感线圈松紧的程度可用耦合系数 k 来表示 如图 2，先在 N 1 侧加低压交流电压 U 1 ，测出 N 2 侧开路时的电流 I 1 ；然后再在 N 2 侧加 电压 2 ，测出 N 1 侧开路时的电流 I 2 ，求出各自的自感 L 1 和 L 2 ，即可算得 k 值。 实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 数字直流电压表 0~30V 1 2 单相交流电源 0~220V 1 3 三相自藕调压器 1 4 直流数字电压表 1 5 直流数字毫安表 1 6 直流数字安培表 1 7 交流电压表 1 8 交流电流表 1 9 万用电表或交流毫伏表 1 10 空心互感线圈 N1 为大线圈、N2 为小线圈 1 对 DGJ-04 11 可变电阻器 470?/3W 1 DGJ-05 12 发光二极管 红色 1 DGJ-05 13 铁棒、铝棒 1 DGJ-04 14 滑线变阻器 200?/2A 1 实验内容 1 、分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名端。 （ 1）直流法 实验线路如图 3 所示。先将 N 1 和 N 2 两线圈的四个接线端子编以 1 、 2 和 3 、 4 号。将 N 1 、 N 2 同 心式套在一起，并放入细铁棒。 U 为可调直流稳压电源，调至 10V 。流过 N 1 侧的电流不可超过 A （选用 5A 量程的数字电流表）。 N 2 侧直接接入 2 mA 量程的毫安表。将铁棒迅速地拨出和插 入，观察毫安表读数正、负的变化，来判定 N 1 和 N 2 两个线圈的同名端。 2  图 3 （ 2）交流法 按照图 4 的线路来扩展调压器的调节范围。图中 W 、 N 为主屏上的自耦调压器的输出端， B 为屏 内的升压铁芯变压器，此处作降压用。将 N 2 放入 N 1 中，并插入铁棒。A 为 2.5A 以上量程的电流 表， N 2 侧开路。 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 1.5～ 30V 量 A ，然后用 0～ 30V 量程的 交流电压表测量 U 13 、 U 12 、 U 34 ，判定同名端。 拆去 2 、 4 联线，并将 2 、 3 相接，重复上述步骤，判定同名端。 2、互感系数 M 的测定 拆除 2 、 3 连线，测 U 1 ， I 1 ， U 2 ，计算出 M 。 连接方式 ?13(?) ?12(?) ?34(?) 同名端 2 4 连接 7.3 2.2 5.4 1 4 2 3 连接 2.2 2.2 5.4 1.3 ?1(?) ?1(?) ?2(?) M 3 1.03 7.7 0.024 图 4 3  3、耦合系数 K 的测定 先在 N 1 侧加低压交流电压 U 1 ，测出 N 2 侧开路时的电流 I 1 ；然后再在 N 2 侧加电压 2 ，测出 N 1 侧开路时的电流 I 2 。用万用表的 R × 1 档分别测出 N 1 和 N 2 线圈的电阻值 R1 和 R 2 ，计算 K 值。 ?2(?) ?1(?) ?1(?) ?1(Ω) ?2(Ω) K 0.103 4.4 1.8 15.8 0.788 4、观察互感现象 先在 N 1 侧加低压交流电压，N 2 侧接入 LED 发光二极管与 510 Ω 串联的支路。 （1）将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察 LED 亮度的变化及电表读数的变化，记录现象。 （2）将两线圈改为并排放置，并