گزارش کار آزمایشگاه فیزیک2
آزمایش اندازه گیری نیروی محرکه القایی تولید شده در سیم لوله با میدان متغیر
تئوری آزمایش
ولتاژ و جریانی که در اثر تغییرات میدان مغناطیسی حاصل میشود نیروی محرکه و جریان القایی نامیده میشود و پدیدهای که منجر به تولید این کمیتها میباشد القای الکترومغناطیسی نامیده میشود. اگر حلقه رسانایی درون میدان مغناطیسی B قرار گیرد شار مغناطیسی که از درون این حلقه میگذرد عبارت است از:
گزارش کار آزمایشگاه فیزیک2
آزمایش اندازه گیری نیروی محرکه القایی تولید شده در سیم لوله با میدان متغیر
تئوری آزمایش
ولتاژ و جریانی که در اثر تغییرات میدان مغناطیسی حاصل میشود نیروی محرکه و جریان القایی نامیده میشود و پدیدهای که منجر به تولید این کمیتها میباشد القای الکترومغناطیسی نامیده میشود. اگر حلقه رسانایی درون میدان مغناطیسی B قرار گیرد شار مغناطیسی که از درون این حلقه میگذرد عبارت است از:
که در این رابطه A مساحت حلقه است. در اینجا فرض شده است که سطح حلقه بر میدان مغناطیسی عمود است.
اگر میدان B ثابت بماند شار ثابت میماند. وقتی که میدان مغناطیسی و در نتیجه شار گذرنده از درون سیمپیچ با زمان تغییر کند، نیروی محرکه و در اثر آن جریان القایی در سیمپیچ ایجاد میشود. بزرگی و جهت آن بر اساس قانون فارادی عبارت است از:
هر گاه سیمپیچ از N1 حلقه تشکیل شده باشد آنگاه خواهیم داشت:
و به این ترتیب در مییابیم که میتوان با تغییر میدان مغناطیسی جریان القایی تولید کرد.
وقتی که جریان I در سیمپیچ بزرگ بر قرار باشد میدان مغناطیسی حاصل از عبور جریان I که در درون سیمپیچ بزرگ ایجاد میشود عبارت است از:
در این رابطه N2 تعداد دورهای سیم لوله بزرگ و L طول آن است و ضریب نفوذ پذیری میدان مغناطیسی است.
در این آزمایش از سیمپیچ بزرگ به عنوان مولد میدان مغناطیسی اولیه استفاده میشود که با عبور جریان متغیر با زمان I(t)، در درون آن میتوان یک میدان متغیری ایجاد کرد. جریان متغیر در این آزمایش توسط یک منبع تغذیه که میتواند یک تابع موج مثلثی ایجاد کند تأمین میشود و میتوان خروجی آن را کنترل کرد. این دستگاه میتواند در بازه 2/0 تا 2/2 آمپر بر ثانیه کار کند.
نیروی محرکه U القا شده هر یک از این سیمپیچها از رابطه زیر به دست میآید.
بنابراین نیروی محرکه القایی با آهنگ تغییر جریان متناسب است.
شرح آزمایش
آزمایش اول: نیروی محرکه القایی بر حسب تابعی از سطح مقطع
خروجی منبع نزدیک 3 آمپر و آهنگ تغییر جریان روی 1 آمپر بر ثانیه قرار داده شد. سپس دکمه ON/OFF فعال شد و به کمک نرم افزار Cassy تغییرات جریان در سیمپیچ اولیه و نمودار تغییرات ولتاژ در سیمپیچ ثانویه استخراج شدند و در بازههای مناسب رسم گردیدند.
نتایج زیر برای هر یک از سیمپیچها در جدول زیر ثبت گردیدند.
جدول1
|
|
U (V) |
Imax |
سطح مقطع سیمپیچ |
|
008/1 |
297/0 |
901/2 |
50×50 |
|
009/1 |
1555/0 |
919/2 |
50×30 |
|
006/1 |
1125/0 |
9085/2 |
50×20 |
آزمایش دوم: ولتاژ القایی به صورت تابعی از تعداد حلقهها
در این آزمایش از سیمپیچی با مقطع 50×50 میلیمتر که دو دسته با سیمپیچ با دورهای 100 دور و 200 دور دارد استفاده شد. در هر مرحله یکی از آنها مورد استفاده قرار گرفتند. در این حالت جریان خروجی مولد نزدیک 3 آمپر و بر روی 1 آمپر بر ثانیه قرار داده شد.
نتایج در جدول2 آورده شدهاند.
جدول2
|
|
U |
Imax |
تعداد دور سیمپیچ |
|
008/1 |
097/0 |
892/2 |
100 |
|
005/1 |
197/0 |
913/2 |
200 |
|
008/1 |
297/0 |
901/2 |
300 |
آزمایش سوم: ولتاژ القایی به صورت تابعی از فرکانس تغییرات میدان
از آنجایی که میدان مغناطیسی توسط جریان گذرنده از سیمپیچ بزرگ تأمین میشود و این جریان از منبع موج مثلثی به دست میآید با تغییر میدان میتوان نیروی محرکه القا شده در سیمپیچ ثانویه را تغییر داد. در این حالت از سیمپیچ با مقطع 50×50 میلیمتر با 300 دور استفاده شد. آزمایش با فرکانسهای مختلف تکرار شد و نتایج در جدول 3 ثبت شدند.
جدول3
|
U |
Imax |
|
|
22/0 |
9145/2 |
8/0 |
|
29/0 |
901/2 |
1 |
|
34/0 |
892/2 |
2/1 |
|
47/0 |
8905/2 |
|
آمار مطالب
آمار کاربران
کاربران آنلاین
آمار بازدید
