实验十五互感电路观测Word格式文档下载.docx

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一起，在其中的一个线圈（如N1）两

端加一个低压交流电压，另一线圈开

路，（如N2），用交流电压表分别

图15-2

测出端电压U13、U12和U34。

若U13是两个绕组端压之差，则

1，3

是同名端；

若U13是两个绕组端压之和，则

1，4是同名端。

2、两线圈互感系数M的测定。

如图15-2，在N1侧施加低压交流电压U1，N2侧开路，测出I1

及U2。

根据互感电势E2MU2OMI1；

可算得互感系数为

M

U2

I1

3、耦合系数k的测定

两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数k来表示

kM/L1L2

如图15-2，先在N侧加低压交流电压U，测出N侧开路时的

112

电流I1；

然后再在N2侧加电压U2，测出N1侧开路时的电流I2，求

出各自的自感L1和L2，即可算得k值。

三、实验设备

序

名

称

型号规格

数量

备注

号

可调查直流稳压电源

0~30V

2

单相交流电源

0~220V

3

三相自耦调压器

4

直流数字电压表

5

直流数字毫安表

6

直流数字安培表

7

交流电压表

8

交流电流表

9

万用电表或交流毫伏表

10

空心互感线圈

N1为大线圈、

1对

DGJ-04

N2为小线圈

11

可变电阻器

470Ω/3W

DGJ-05

12

发光二极管

红色

13

铁棒、铝棒

14

*滑线变阻器

200Ω，2A

四、实验内容及步骤

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15-3所示，将N、N同心式套在一起，并放入

12

铁芯。

N1侧串入5A量程直流数字电流表，U1为可调直流稳压电源，调至6V，然后改变可变电阻器R（由大到小地调节），使流过N1侧

的电流不超过0.4A，N2侧直接接入2mA量程的毫安表。

将铁芯迅速地拔出和插入，观察毫安表正、负读数的变化，来判定N1和N2两个线圈的同名端。

图15-3

实验记录：

当铁芯插入时，毫安表读数为正；

铁芯拔出时，毫安表读数为负，说明1、3是同名端。

按图15-4接线，将N1、N2同心式套在一起。

N1串接电流表（选

0~2.5A的量程交流电流表）后接至自耦调压器的输出，N2侧开路，

并在两线圈中插入铁芯。

接通电路源前，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1.5A，然后用0~30V量程的交流电压表测量U13，U12，U34，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。

图15-4

连接2、4

U13=3.7V

U12=2V

U34=5.5V

连接2、3

U14=7.3V

当连接2、4端时，

=3.7V，

=2V，

=5.5V，

U34

-

U12

，

U13

U13

故1、3为同名端。

当连接2、3端时，U14=7.3V，U12=2V，U34=5.5V，

U14U34U12，故1、3为同名端。

2、互感系数M的测定

拆除2、3连线，测出

，利用

U2，计算出。

U1

U1/V

I1/A

U2/V

M/H

2.150.7885.60.0226

将低压交流加在N2侧，使流过N2侧电流小于1A，N1侧开路，

按步骤2测出U2，I2，U1值。

用万用表的R×

1档分别测出N1和N2

线圈的电阻值R和R。

计算k值。

实验记录:

通过U

/I|Z|，|Z|R2（L）2

计算出L1、L2的值，再

通过kM/

L1L2计算出k的值。

要计算L1、L2的值，还可以用功率表测出N1侧的功率因数cos，

并得到负载阻抗角φ，然后通过|Z|*sin

XL，XL

L便可以

算出L1、L2的值。

U2/V

I2/A

R1/ΩR2/Ω

L1/H

L2/H

k

0.5

3.1

0.065

2.01

15.1

0.0059

0.144

0.779

4、观察互感现象

将低压交流加在N1侧，N2侧接入LED发光二极管与510Ω的电阻串联的支路。

（1）将铁芯从两线圈中抽出和插入，观察LED亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。

（2）改变两线圈的相对位置，观察LED亮度的变化及仪表读数。

（3）改用铝棒代替铁棒，重复

（1）、

（2）的步骤，观察LED的亮度变化，记录现象。

（1）当铁芯从线圈中抽出时，N1侧的交流电压表读数下降、交流电流表读数上升，N2侧的交流电流表读数下降，LED发光二极管

变暗。

当铁芯插入线圈时，读数变化相反，LED亮度增加。

（2）把小线圈从和大线圈套在一起的状态逐渐分离时，N1侧的交流电压表读数下降、交流电流表读数上升，N2侧的交流电流表读

数下降，LED发光二极管变暗直至不发光。

两线圈在其它相对位置情况下LED均不发光。

（3）把铁棒换成铝棒后，LED不再发光，重复

（1）、

（2）步骤，LED亮度不变（没有），各电表读数不变。

五、实验注意事项

1、为避免互感线圈因电流过大而烧毁，整个实验过程中，注意

流过线圈N1的电流不超过1.5A，流过线圈N2的电流不得超过1A。

2、测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈N2套在大线圈N1中，并插入铁芯。

*3、如实验室备有200Ω，2A的滑线变阻器或大功率的负载，则

可接在交流实验时的N1侧，作为限流电阻用。

4、作交流实验前，首先要检查自耦调压器，要保证手柄置在零

位，因实验时所加的电压只有2~3V左右，此值可先用V档（交流电

压表、万用电表或交流毫伏表）测出无误后，才接入电路中。

因此调

节时要特别仔细、小心，要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。

六、预习思考题

本实验用直流法判断同名端是用插、拔铁芯时观察电流表的正、

负读书变化来确定的，这与实验原理中叙述的方法是否一致？

答案：

一致。

实验原理中叙述的方法是通过闭合开关S来引起通

过N1的电流的变化，从而使N1线圈产生变化的磁场，再通过互感使

N2侧产生电流，通过毫安表指针的偏转方向来判断同名端；

而本实

验用的直流法是通过插、拔铁芯来引起N1线圈磁场的变化，再通过

互感使N2侧产生电流，通过观察毫安表正、负读数的变化来判断同

名端。

两者都是通过引起N1线圈磁场的变化来引发互感，从而使N2

侧产生电流，再通过判断电流的方向来判断两线圈的同名端，区别只

是引起N1线圈磁场变化的方法不同，所以我认为两种方法本质上是

一致的。

七、实验报告

1.总结对互感线圈同名端、互感系数的实验测试方法。

同名端：

直流法：

通过引起N1线圈磁场的变化来引发互

感，从而使N2侧产生电流，再通过判断感应电流的方向来判断两线

圈的同名端。

交流法：

用导线连接两线圈的某两端，再分别测线圈自

身两端的电压，以及两线圈未连导线的两端的电压，通过判断未连导

线的两端的电压是两线圈自身两端的电压的和或差，来判断两线圈的

同名端。

比如图15-3，连接2、4端时，2端和4端的电压相同，此

时若U13=|U12-U34|，说明1端和3端为同名端。

互感系数：

测定互感系数M的电路图如图15-2，因为N2侧开路，

所以互感电势E2M

又因为U2maxcos（tU）M

d[I1maxcos（tI）]，

dt

即U2maxcos（tU）

I1maxsin（tI），将其中的U和I换算成交流电

表测得的有效值，便得到U2MI1，代入实验数据，便可计算得到M

的值，如此便能测得两线圈的互感系数。

2.自拟测试数据表格，完成计算任务。

见上几页的表格和数据。

3.解释实验中观察到的互感现象。

（1）因为铁芯导磁率比较大，所以当铁芯抽出时，两线

圈的互感系数减少，造成N2侧电压、电流减小，LED发光二极管变暗。

反之，当铁芯插入线圈时，两线圈的互感系数M增大，造成N2侧电压、电流增大，LED发光二极管亮度增加。

（2）当小线圈从和大

线圈套在一起的状态逐渐分离时，两线圈的相对位置变化使得两线圈

距离增加，从而互感系数M减小，造成N2侧电压、电流减小，LED

发光二极管变暗。

当两线圈距离足够远的时候，互感系数足够小，使

得N2侧几乎没有电流，此时LED发光二极管便不发光了。

（3）用铝棒代替铁棒后，因为铝的导磁率更小，使得两线圈的互感系数M很小，

从而不管抽出还是插入铝棒或者是改变线圈的相对位置，LED发光二极管都不发光，各电表的读数也没有变化。

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