螺管線圈阻抗參數(shù)的測量

1、1電磁場實(shí)驗(yàn)螺管線圈阻抗參數(shù)的測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.測量線圈的直流電阻；2.測量空芯線圈的電感；3.測量有鐵芯時線圈的電感。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理通過在線圈兩端施加電壓，并測出通過線圈的電流，然后電壓除以電流得到線圈的阻抗。先給線圈施加一個直流電壓，用電壓除以電流測得該線圈的直流電阻。由于實(shí)驗(yàn)用的線圈是密繞的，其直流電阻和交流電阻可以認(rèn)為近似相等，設(shè)為。然后利用實(shí)驗(yàn)時提供的函數(shù)發(fā)生器，給該線圈施加交流電壓，并改變電壓頻率，記

2、錄此時通過線圈的電流。通過公式可以計算出電感：=(22?2)2三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）測量空芯螺管線圈的直流電阻）測量空芯螺管線圈的直流電阻接入直流電壓源，電壓表和電流表均在直流檔。接線如下所示。調(diào)節(jié)直流電壓源，使得通過線圈的電流為0.4A，測得線圈兩端的電壓，計算出線圈的直流電阻。（2）測量空芯螺管線圈的交流電阻）測量空芯螺管線圈的交流電阻用函數(shù)發(fā)生器代替上圖中的直流電壓源，電壓表和電流表切換到交流檔傻瓜。調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器使其產(chǎn)生

3、的正弦電壓的峰峰值為20V，依次調(diào)節(jié)正弦電壓的頻率為100Hz、200Hz、500Hz和1000Hz，同時記錄在各個頻點(diǎn)下通過線圈的電流和線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)記錄如附頁。3有鐵芯時頻率頻率f1002005001000電壓電壓U6.506.726.917.00電流電流I18.3411.816.524.01電感電感0.56330.45260.33730.2778可以看出有鐵芯時隨著頻率的升高，電感值不斷減小；同時相比于無鐵芯的情況，有鐵芯時

4、的線圈等效電感明顯要比無芯時大得多。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了三個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①空芯時線圈電感幾乎不隨頻率變化；②有鐵芯時線圈等效電感比無鐵芯時要大；③有鐵芯時線圈等效電感隨著頻率的上升而下降。下面依次解釋。首先解釋第③個現(xiàn)象。對此，我們用一個簡化的模型進(jìn)行理論推導(dǎo)：假設(shè)電路中沒有雜散電阻、電感，電感器交流電阻影響暫時忽略。則：122=其中，磁場存能為，因交流產(chǎn)生的渦流鐵損為，電源輸出功率為122由電路關(guān)系，可以進(jìn)一步得

5、到：122=12?(2)2=2822==22而已知渦流損耗與頻率的關(guān)系為：，其中是一與電感器結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。=2代入恒等關(guān)系，化簡得：2423=2當(dāng)頻率增大時，左邊第二項(xiàng)增大明顯快于第一項(xiàng)的減小，要讓等式仍然成立，必然有“電感隨著頻率增大而減小”的結(jié)論。說明：上述推導(dǎo)其實(shí)忽略了很多實(shí)際與頻率有一些關(guān)系的量的變化，同時忽略各種電阻的假設(shè)也有一些理想，但從趨勢上能夠較好地解釋“電感隨著頻率增大而減小”的結(jié)論?？偨Y(jié)一下就是：較高的頻率產(chǎn)生較大