آزمایش القاي مغناطیسی درسلونوئید


هدف آزمایش: تعیین ضریب القای سیم‏پیچ استوانه‏ای.
وسایل آزمایش: بلوكه خازن بای پلار، پك كامل پرتهاي آزمايشگاهي  uشکل، سيگنال ژنرا تور باخروجي پرقدرت KHz10، ست سيم پيچ القايي (7 نوع)، سيم پيچ القايي مادر، كوليس، متر.














تئوری آزمایش
اگریك جریان قوی I از یك سیم پیچ استوانه ای با طول   و سطح مقطع    و تعداد دور N عبور كند، یك میدان مغناطیسی در سیم پیچ ایجاد می‏شود. وقتی   میدان مغناطیسی یكنواخت است و میدان (B) به آسانی محاسبه می شود که   تراوایی نسبی است.
(1)    

شارمغناطیسی از رابطه (2) بدست می‏آید.



وقتی شار تغییر می‏كند، یك ولتاژ بین دو سر سیم پیچ اعمال می‏شود، كه ضریب خود القایی سیم‏پیچ است.
(2)    







(3)               

(4)                 

معادله (4) تنها برای سیم پیچ هایی با طول زیاد   با میدان مغناطیسی یكنواخت طبق رابطه (1) بكارمی رود.
درعمل مقاومت القایی سیم پیچ های القایی با   با دقت بیشتر بوسیله یك فرمول تقریبی فیزیك تعیین می شود:    


در آزمایش، مقاومت القایی سیم پیچ های مختلف، از طریق فركانس طبیعی یك مدار نوسانی تعیین  می‏شود:


مجموع ظرفیت خازن معلوم (C) و ظرفیت خازن ورودی اسیلوسكوپ (Ci) می‏باشد.
(Ri) مقاومت درونی اسیلوسكوپ است كه یك اثر میرایی و افت برروی مدار نوسانی می گذارد و موجب یك تغییر ناچیز  (تقریباً 1% بسته به نوع اسیلوسكوپ) در فركانس تشدید می‏شود.



بنابراین القای مغناطیسی از رابطه زیر محاسبه می‏شود:


كه:    
و    


روش آزمایش    
برای تحریك سیم پیچ  ، ولتاژ یك موج مربعی با فركانس كم( ) بكار می رود. تغییر ناگهانی در میدان مغناطیسی، ولتاژی را در سیم پیچ L ایجاد می كند و سبب می شود یك ارتعاش میرا در مدار نوسانی LC بوجود آید. فركانس را می توانیم با اسیلوسكوپ اندازه‏گیری نماییم.
برای انجام آزمایش یك سیم پیچ با مشخصات معلوم بطور ثابت بكار می رود و سیم پیچ های استوانه‏ای با طول های  مختلف  ، قطر  و تعداد دور N مورد نیاز است. قطرها و طول ها را با استفاده از كولیس و متر اندازه‏گیری كنید، تعداد دور نیز معلوم است.
با وصل كردن سیم پیچ ها با ابعاد مختلف (طول و شعاع، تعداد دور) با یك خازن با ظرفیت مشخص C یك مدار نوسانی تشكیل دهید.







l (mm)    2r(mm)    N    شماره سيم پيچ
160    40    300    1
160    32    300    2
160    25    300    3
105    40    200    4
53    40    100    5
160    25    150    6
160    25    75    7
طبق جدول بالا، مشخصات سیم پیچ های استوانه‏ای داده شده است. سه اندازه‏گیری هركدام با مقادیر مختلف ظرفیت خازن C (حالت موازی  و   و ) را با هر سیم پیچ بدست آورید.

بدین ترتیب روابط بین ضریب القای مغناطیسی و شعاع، طول و تعداد دور بررسی می شود.



فاصله بین  و  باید تا حدی زیاد باشد تا اثر القای سیم پیچ در فركانس تشدید محسوس نباشد، همچنین در مجاورت سیم پیچ ها نباید عنصر یا جزء آهنی وجود داشته باشد.

با استفاده از اندازه‏گیری ها و نتایج بدست آمده نمودارهای القای مغناطیسی را برحسب تابعی از:
1- تعداد دور سیم‏پیچ با طول و شعاع ثابت
2- طول سیم‏پیچ در هر دور با شعاع ثابت
3- شعاع سیم‏پیچ‏ها با طول و تعداد دورثابت رسم نمایید.