ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШЕК

Цель работы:

1. Научиться измерять индуктивность катушек прибором. Сравнить результаты измерения и вычисления индуктивности для длинных катушек (соленоидов).

2.Экспериментально проверить формулы индуктивности для
последовательного и параллельного соединения катушек.

3. Определить магнитную проницаемость феррита.

Оборудование:

1. Мультиметр

2. Катушки L , L , L , L

3. Ферритовый сердечник.

4. Железный сердечник

5. Линейка.

6. Штангенциркуль.

Теория

Все тела обладают инертностью. Они не могут мгновенно менять свою скорость. Для изменения величины или направления скорости тела необходимо действие на него другого тела в течение некоторого времени. Чем медленнее меняется скорость тела при равном воздействии, тем оно более инертно. Масса тела - это физическая величина, которая численно измеряет его инертность.

Аналогично, при изменении силы тока в замкнутом контуре в нем возникает явление самоиндукции. Особенно сильно оно проявляется в катушках. Ни в одной катушке не может мгновенно измениться сила тока, т.к. при изменении тока в катушке меняется созданное этим током магнитное поле, а всякое изменяющееся магнитное поле порождает, вокруг себя вихревое электрическое поле, которое, согласно правилу Ленца, при нарастании тока направлено против тока и мешает ему нарастать, а при убывании направлено по току и не дает ему убывать. Индуктивность катушки - это физическая величина, которая численно измеряет явление самоиндукции. Чем медленнее меняется сила тока в катушке, тем больше ее индуктивность.

Магнитный поток, проходящий через площадь, ограниченную всеми витками катушки (1)

прямопропорционален силе тока в ней. Ф ~ I.

Для данной катушки отношение магнитного потока к силе тока есть величина постоянная. Это отношение и назвали коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. L = Ф/I (2).

Индуктивность является коэффициентом пропорциональности между магнитным потоком катушки и силой тока в ней. Ф = LI (3)

При увеличении силы тока в катушке во столько же раз возрастает ее магнитный поток, а их отношение (индуктивность) при этом не изменяется. Индуктивность катушки зависит от ее размеров, числа витков и магнитной проницаемости сердечника. Для длинной катушки (соленоида) ее можно вычислить по формуле:

(4).

- магнитная проницаемость сердечника,

- магнитная постоянная

N - число витков

S - площадь, ограниченная одним витком

l- длина катушки.

При последовательном соединении не связанных общим магнитным потоком катушек их индуктивность складывается. (5)

а при параллельном соединении катушек складываются обратные индуктивности

(6)

Если индуктивность катушки не изменяется, то возникающую в ней ЭДС самоиндукции можно вычислить по формуле

или (7)

Из формулы (7) определяют единицу индуктивности - Генри.

1 Генри - это индуктивность катушки, в которой при равномерном уменьшении силы тока на 1 ампер за 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт.

Индуктивностью порядка 1 Гн могут обладать лишь катушки на ферромагнитных сердечниках, содержащие около 1000 витков. Индуктивность катушек без сердечников ( = 1) выражают обычно в микрогенри (1мкГн = 10^-6 Гн) или в миллигенри ( 1 мГн = 10^-3 Гн).

Ход работы