Лабораторная работа: Дослідження вебер-амперних характеристик магнітних кіл постійного струму

Напруженість магнітного поля в магнітопроводі , а у повітряному проміжку - . Оскільки , то напруженність H_F значно менша напруженності Н_l :.

Розрахунки магнітних кіл за аналогією з розрахунками електричних кіл проводять на підставі законів Ома і Кірхгофа, прирівнявши намагнічуючу силу F до е.р.с., а магнітний потік Ф - до сили струму І. Тому закон Ома для нерозгалуженого магнітного кола матиме вигляд

, /5.5/

де Ф - магнітний потік; - магнітний опір кола.

Магнітний опір складається із магнітних опорів ділянок кола. Магнітний опір ділянки залежить від магнітної проникливості ділянки і від її геометричних розмірів:

, /5.6/

де l_д - довжина магнітних силових ліній в ділянці; S_д - поперечний переріз ділянки.

Для кола, наведеного на рис.5.2, магнітні опори ділянок

;

і рівняння /5.5/ можна представити у вигляді

. /5.7/

Виразу /5.7/ відповідає заступна схема, наведена на рис.5.3.

На підставі заступної схеми можна визначити величину магнітного потоку, а знаючи його, визначають магнітну індукцію, або, задавшись величиною В, визначають намагнічуючу силу котушки ІW.

Рис. 5.3. де - потокозчеплення котушки; І і W - відповідно струм та число витків котушки

Розрахунок або експериментальне дослідження магнітного кола дозволяє визначити такий дуже важливий параметр електромагнітних пристроїв як індуктивність котушки

, [Гн] /5.8/

Дослідження магнітних кіл зв’язане з вимірюванням магнітного потоку і магнітної індукції. Вимірювання магнітного потоку ґрунтується на використанні явища електромагнітної індукції.

Рис.5.4.

На рис.5.4. зображена електрична схема вимірюваннямагнітного потоку індукційно-імпульсним методом. Вона складається із котушки з числом витків W_к , опору R_д і балістичного гальванометра з внутрішнім опором R_г . Якщо котушку помістити в магнітне коло, а потім швидко видалити з нього, то зміна магнітного потоку, який пронизує котушку, спричинить виникнення в ній електрорушійної сили

. /5.9/

Під дією е.р.с. e_к в колі буде протікати струм

, /5.10/

де R = R_к + R_д + R_г - загальний опір кола котушки, доти, доки відбувається зміна магнітного потоку, який пронизує котушку. Цей струм буде імпульсним і оцінити його можна за кількістю електричних зарядів (носіїв струму) за час зміни потоку від Ф до нуля, тобто можна записати, що

. /5.11/

Заряд q, протікаючи через балістичний гальванометр, зумовить відхилення його стрілки. Отже, ступінь відхилення стрілки гальванометра буде мірою магнітного потоку.

Прилади, які призначені для вимірювання магнітного потоку описаним вище методом, називаються мілівеберметрами. Крім стрілочних, випускають і цифрові мілівеберметри.

Стосовно вимірювання магнітного потоку мілівеберметром формулу /5.11/ можна представити у виді