КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Принцип действия прибора магнитоэлектрической системы
Устройство прибора магнитоэлектрической системы, который может служить для измерения тока, напряжения и т.п. показано на рис. 6.1. Полюсные наконечники постоянного магнита имеют цилиндрическую расточку, в которой по оси установлен стальной сердечник. Между полюсами и сердечником образуется зазор с радиальным магнитным полем, индукция которого одинакова по величине во всех точках зазора (рис. 6.2). Рамка (см. рис. 6.1), укрепленная на оси, может вращаться в межполюсном зазоре. При вращении две ее стороны (на рис. 6.2 они перпендикулярны) постоянно пересекают радиальное магнитное поле в зазоре. Для уменьшения трения ось рамки оканчивается стальными кернами, опирающимися на подпятники, изготовленные из агата, рубина или корунда. С осью жестко связана стрелка прибора. При включении прибора в электрическую цепь ток проходит по виткам рамки. При этом на каждую сторону рамки, расположенную в магнитном поле зазора, действует сила . С учетом числа витков рамки k согласно
закону Ампера (6.4) имеем
F = k B I l1, (6.5)
здесь B - величина магнитной индукции в зазоре; I - сила тока в рамке; l1 - длина той стороны рамки, которая расположена в зазоре; направление силы F определяется правилом ”левой руки”. Каждая из сил создает вращающий момент рамки, равный M1 = k B I l1 l2 / 2, где l2 - длина стороны рамки, не помещенной в зазор. Направление вектора 1 можно определить по правилу ”правого винта”: если вращать винт так, как вращает рамку приложенная сила, то поступательное движение винта указывает направление вектора . На рис. 6.2 направлен по оси вращения рамки к нам и обозначен точкой. Момент пары сил, приложенных к рамке M = k B I l1 l2 = k B I S, (6.6 ) где S – площадь рамки, l2 – длина второй стороны рамки. Величину k I S обозначают Pm и называют магнитным моментомрамки. Эту величину вводят как вектор и направляют по положительной нормали к рамке с током. Следовательно, , где - единичный вектор вдоль положительной нормали к рамке. С введением вектора Pm выражение (6.5) можно записать в векторной форме: , (6.7) здесь - магнитная индукция в тех местах зазора, где расположена рамка. Используя закон Ампера, нетрудно показать, что формула (6.7) справедлива также в случае, когда рамка с током расположена в однородном магнитном поле с индукцией . При изменении направления тока в рамке направление каждой из сил изменится на противоположное, и, следовательно, стрелка будет отклоняться в другую сторону от положения равновесия. Поэтому магнитоэлектрический измерительный механизм пригоден только в цепях постоянного тока. Для компенсации момента служат пружины, скрепленные одним концом с осью рамки. При повороте рамки пружины создают момент сил упругости, пропорциональный углу поворота рамки j N = C j, (6.8) здесь C - жесткость пружины. Момент всегда направлен противоположно вращающему моменту . Пока угол поворота j мал (| |>| |), рамка продолжает вращаться под действием результирующего момента M - N. При этом угол j увеличивается и вместе с ним увеличивается и N. Это происходит до тех пор, пока момент сил упругости пружин N не станет равным вращающему моменту M. Следовательно, угол, соответствующий установившемуся положению равновесия рамки, будет удовлетворять, согласно (6.6) и (6.8), равенству C j = k B I S. (6.9) Из формулы (6.9) следует, что угол поворота рамки пропорционален току в ней. Поэтому шкала прибора магнитоэлектрической системы равномерная. По формуле (6.9) индукция магнитного поля в зазоре , (6.10) что позволяет определить ее опытным путем, если измерить каким-либо образом величины C, j, k, S.
Порядок выполнения работы 1. Изучить принцип действия прибора магнитоэлектрической системы. 2. Определить индукцию магнитного поля в межполюсном зазоре прибора магнитоэлектрической системы.
2.1.Собрать электрическую схему (рис. 6.3, где А - амперметр магнитоэлектрической системы, шкала которого проградуирована в градусах для измерения магнитной индукции в зазоре прибора; А1 – амперметр для измерения силы тока в цепи. 2.2. Изменяя ток с помощью реостатов R 1 и R 2, снять 7-10 показаний приборов А и А1. При этом показания прибора А должны быть сняты в пределах всей шкалы, т.е. от 0 до 90о. 2.3. Результаты измерений занести в табл. 1. По формуле (6.10) для каждой пары I и j определить Bi и < B >. Необходимые данные о приборе А взять из табл. 2. Таблица 1
Таблица 2
2.4. Вычислить полуширину доверительного интервала и результат записать в виде B = < B > ± D B, a =...,
3. Построить график зависимости j = f (I). Анализируя график, сделать выводы относительно шкалы прибора и индукции магнитного поля в межполюсном зазоре прибора.
Контрольные вопросы
1. Чем создается и как обнаруживается магнитное поле? 2. Как направлен вектор индукции магнитного поля? 3. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (закон Ампера). 4. Величина индукции магнитного поля (физический смысл индукции магнитного поля), единицы ее измерения в СИ. 5. Принцип действия прибора магнитоэлектрической системы. 6. Вывод расчетной формулы для определения магнитного поля в воздушном зазоре прибора.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 609; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |