实训二十二 互感电路观测

一、实训目的

1、观察两个线圈互感耦合受那些因素的影响。 2、判别两个线圈的同名端。

3、学会互感系数以及耦合系数的测定方法。 二、原理说明

1. 判断互感线圈同名端的方法。

(1) 直流法：略 (2) 交流法

如图22-1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、U12和U34。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22-1的N1侧施加低压交流电压U1，测出I1及U2。根据互感电势 E2M≈U20＝ωMI1，可算得互感系数为M＝ U2/ωI1 3. 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 k＝M/

L1L2

u12i1A1V3N1N24u2图 22-1

如图22-1，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、实训设备 序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9

数字直流电压表 数字直流电流表 交流电压表 交流电流表 空心互感线圈 自耦调压器 直流稳压电源 粗、细铁棒、铝棒 变压器 型号与规格 0～200V 0～2000mA 0～500V 0～5A N1为大线圈、N2为小线圈 0~30V 36V/220V 42

数量 1 1 1 1 1对 1 1 各1 1 备注 DDZ-20 四、实训内容

本实训需利用DDZ-20实训箱上的部件，按照图22-2连接实训电路。

1. 用交流法测定互感线圈的同名湍。

本方法中，由于加在N1上的电压较低，直接用屏内调压器很难调节，因此采用图22-2的线路来扩展调压器的调节范围。将N2放入N1中，并插入铁棒。A为2.5A以上量程的电流表，N2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，然后用交流电压表测量U13，U12，U34，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，I1，U2，计算出M。

3. 将低压交流加在N2侧，使流过N2侧电流小于1A，N1侧开路， 按步骤2测出U2、I2、U1。

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

在图22-2的N2侧接入交流电压表。

(1) 将铁棒慢慢地从两线圈中抽出和插入，观察交流电压表的变化，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，观察交流电压表的变化及仪表读数。

(3) 改用铝棒替代铁棒，重复(1)、(2)的步骤，观察交流电压表变化，记录现象。 五、实训注意事项

1. 测定同名端及其它测量数据的实训中，都应将小线圈N2套在大线圈N1中，并插入铁芯。

2. 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。因实训时加在N1

上的电压只有2～3V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。调压时边观察电表边调压，不得超过电表规定的数值。 六、预习思考题

1. 如何用直流法判断两线圈的同名端。简单设计出实训原理图。 2. 判断同名端有何作用？ 七、实训报告

1. 从实训观察所知，两线圈间的互感大小与哪些因素有关，为什么？ 2. 自拟测试数据表格，完成计算任务。 3. 解释实训中观察到的互感现象。

4. 心得体会及其它。

43

NWVBii1（36V）A13N12N24U2LED510Ω图 22-2

实训二十三 R、L、C串联谐振电路的研究

一、实训目的

1. 学习用实训方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。

2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。 二、原理说明

1．在图23-1所示的R、L、C串联电路中，当正弦 交流信号源Ui的频率 f改变时，电路中的感抗、容抗随 之而变，电路中的电流也随f而变。 取电阻R上的电压

图 23-1

iLCRoUO作为响应，当输入电压Ui的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图23-2所示。

1. 在f＝fo＝

2?1LC处，即幅频特性曲线尖

峰所在的频率点称为谐振频率。此时XL＝Xc，电 路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压 Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入 电压Ui同相位。从理论上讲，此时 Ui＝UR＝UO，

UL＝Uc＝QUi，式中的Q 称为电路的品质因数。 图 23-2

3. 电路品质因数Q值的两种测量方法 一是根据公式Q＝

ULUo?UCUo测定，Uc与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上

的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根据Q＝

fOf2?f1求

出Q值。式中fo为谐振频率，f2和f1是失谐时， 亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/2

(＝0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。 三、实训设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注

44

1 2 3 4 5 函数信号发生器 交流毫伏表 双踪示波器 频率计 实训元件 R=200Ω，1kΩ C=0.01μF，0.1μF， L=约30mH 1 1 1 1 1 自备 自备 DDZ-11 四、实训内容

1. 按图23-3组成监视、测量电路。选C=0.01μF。用交流电压表测电压，用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压Ui=3V，并保持不变。

图 23-3

2. 找出电路的谐振频率f0，其方法是，将电压表接在R(200Ω)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换电压表的量限）。

3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1kHz，依次各取8 个测量点，逐点测出UO，UL，UC之值，记入数据表格。 f(kHz) UO(V) UL(V) UC(V) uiiN1LCN2RuO+N1或N2Ui=3V, C=0.01μF, R=200Ω, fo= , f2-f1= , Q= 4.选C=0.01μF，R=1kΩ,重复步骤2，3的测量过程 f(kHz) UO(V) UL(V)

45