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.