1、实验二十四 互感电路观测一、实验目的1. 学会互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。2. 理解两个线圈相对位置的改变， 以及用不同材料作线圈芯时对互感的影响。二、原理说明1. 判断互感线圈同名端的方法。(1) 直流法如图 24-1 所示，当开关 S 闭合瞬间，若毫安表的指针正偏， 则可断定“1” 、“3”为同名端；指针反偏，则“1” 、 “4” 为同名端。 (2) 交流法 如图 24-2 所示，将两个绕组 N1 和 N2 的任意两端（如 2、4 端）联在一起，在其中的一个绕组（如 N1）两端加一个低电压，另一绕组（如 N2）开路，用交流电压表分别测出端电压 U13、U 12 和 U3
2、4。若 U13 是两个绕组端压之差，则 1、3 是同名端；若 U13 是两绕组端电压之和，则 1、4 是同名端。2. 两线圈互感系数 M 的测定。在图 24-2 的 N1 侧施加低压交流电压 U1，测出 I1 及 U2。根据互感电势 E2MU 20U2MI 1，可算得互感系数为 M I 13. 耦合系数 k 的测定。两个互感线圈耦合松紧的程度可用耦合系数 k 来表示kM/ 21L如图 24-2，先在 N1 侧加低压交流电压 U1，测出 N2 侧开路时的电流 I1；然后再在 N2 侧加电压 U2，测出 N1 侧开路时的电流 I2，求出各自的自感 L1 和 L2，即可算得 k 值。三、实验设备序号
3、 名 称 型号与规格 数量 备注1 数字直流电压表 0300V 12 数字直流电流表 0500mA 23 交流电压表 0450V 14 交流电流表 05A 15 空心互感线圈 N1 为大线圈N2 为小线圈1 对 HE-186 自耦调压器 1+N2N1M1 32 4+U S图 24-1图 24-2u1A VN2N1i1 1234 u27 直流稳压电源 030V 18 电阻器 30/8W510/2W 各 1 HE-199 发光二极管 红或绿 1 HE-1110 粗、细铁棒、铝棒 各 111 变压器 36V/220V 1 屏内四、实验内容本实验需利用 HE-18 实验箱上的“互感实验及同名端判断 ”
4、和屏上的“铁芯变压器”线路的部件。1. 分别用直流法和交流法测定互感线圈的同名湍。(1) 直流法实验线路如图 24-3 所示。先将 N1 和 N2 两线圈的四个接线端子编以 1、2 和 3、4 号。将 N1，N 2 同心式套在一起，并放入细铁棒。U 为可调直流稳压电源，调至 10V。流过 N1侧的电流不可超过 0.4A（选用 5A 量程的数字电流表） 。 N2 侧直接接入 2mA 量程的毫安表。将铁棒迅速地拨出和插入，观察毫安表读数正、负的变化，来判定 N1 和 N2 两个线圈的同名端。(2) 交流法本方法中，由于加在 N1 上的电压仅 2V 左右，直接用屏内调压器很难调节，因此采用图 24-
5、4 的线路来扩展调压器的调节范围。图中 W、N 为主屏上的自耦调压器的输出端，B为屏内的升压铁芯变压器，此处作降压用。将 N2 放入 N1 中，并插入铁棒。A 为 2.5A 以上量程的电流表，N 2 侧开路。接通电源前，应首先检查自耦调压器是否调至零位，确认后方可接通交流电源，令自耦调压器输出一个很低的电压（约 12V 左右） ，使流过电流表的电流小于 1.4A，然后用030V 量程的交流电压表测量 U13，U 12，U 34，判定同名端。拆去 2、4 联线，并将 2、3 相接，重复上述步骤，判定同名端。2. 拆除 2、3 连线，测 U1，I 1，U 2，计算出 M。3. 将低压交流加在 N2
6、 侧，使流过 N2 侧电流小于 1A，N 1 侧开路， 按步骤 2 测出U2、I 2、U 1。4. 用万用表的 R×1 档分别测出 N1 和 N2 线圈的电阻值 R1 和 R2，计算 K 值。5. 观察互感现象+N2N1MA 1VU+234图 24-3 图 24-4LEDN AVN2N1i1 1234 U2（）36VWB510在图 24-4 的 N2 侧接入 LED 发光二极管与 510 串联的支路。(1) 将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察 LED 亮度的变化及各电表读数的变化，记录现象。(2) 将两线圈改为并排放置，并改变其间距，以及分别或同时插入铁棒，观察 LED 亮度的变
7、化及仪表读数。(3) 改用铝棒替代铁棒，重复(1)、(2) 的步骤，观察 LED 的亮度变化，记录现象。五、实验注意事项1. 整个实验过程中，注意流过线圈 N1 的电流不得超过 1.4A， 流过线圈 N2 的电流不得超过 1A。2. 测定同名端及其他测量数据的实验中，都应将小线圈 N2 套在大线圈 N1 中，并插入铁芯。3. 作交流试验前，首先要检查自耦调压器， 要保证手柄置在零位。因实验时加在 N1上的电压只有 23V 左右，因此调节时要特别仔细、小心， 要随时观察电流表的读数，不得超过规定值。六、预习思考题1.用直流法判断同名端时，可否以及如何根据 S 断开瞬间毫安表指针的正、反偏来判断同名端？2.本实验用直流法判断同名端是用插、拨铁芯时观察电流表的正、负读数变化来确定的（应如何确定？） ，这与实验原理中所叙述的方法是否一致？七、实验报告1. 总结对互感线圈同名端、互感系数的实验测试方法。2. 自拟测试数据表格，完成计算任务。3. 解释实验中观察到的互感现象。4. 心得体会及其他。
