Politechnika Lubelska
Laboratorium elektroniki		Ćwiczenie nr: 5
Autor: Paweł Furman Norbert Gajda Jakub Hondra Mateusz Łoziński	Semestr: VII	Grupa: ED 7.5	Rok akademicki 08/09
Temat: Badanie pola elektromagnetycznego cewki cylindrycznej.		Data wykonania: 18.12.2008	Ocena:

1. Skalowanie sondy do pomiaru natężenia pola megnetycznego

Rys.1 Schemat układu pomiarowego.

Natężenie pola magnetycznego w cewce rzeczywistej określona jest zależnością :

gdzie:

Dla długiej cewki:

Dla krótkiej cewki:

Parametry cewek:

• Długa:

l = 495 mm

d = 71,2 mm

R = 0,42 Ω

z = 261

k = 0,99

• Krótka

l = 202 mm

d = 71,2 mm

R = 0,182 Ω

z = 101

k = 0,95

Sonda zewnętrzna: z_s = 14 zw.;

Sonda wewnętrzna: z_s = 900 zw.

2. Pomiar rozkładu natężenia pola magnetycznego wzdłuż osi podłużnej cewki.

l = 495	d = 71,2 mm		k = 0,99
z = 201			I = 4A
Lp.	x	Us	H
		cm	mV	A/m
1	0	5,41	2091,506
2	1	5,57	2153,362
3	2	5,63	2176,558
4	3	5,4	2087,64
5	4	5,51	2130,166
6	5	5,44	2103,104
7	6	5,45	2106,97
8	7	5,53	2137,898
9	8	5,53	2137,898
10	9	5,53	2137,898
11	10	5,52	2134,032
12	11	5,51	2130,166
13	12	5,49	2122,434
14	13	5,44	2103,104
15	14	5,41	2091,506
16	15	5,37	2076,042
17	16	5,28	2041,248
18	17	5,19	2006,454
19	18	5,02	1940,732
20	19	4,74	1832,484
21	20	4,28	1654,648
22	21	3,77	1457,482
23	22	3,15	1217,79
24	23	2,8	1082,48
25	24	2,62	1012,892

Tabela nr 1

Przykładowe obliczenia:

Dla pierwszego przypadku z tabeli nr 1:

Wykres nr 1

3. Pomiar rozkładu natężenia pola magnetycznego wzdłuż osi poprzecznej cewki.

x	y	Us	H
cm	cm	mV	A/m
0 (środek)	0	5,23	2021,918
		0,5	5,61	2168,826
		1	5,8	2242,28
		1,5	5,19	2006,454
		2	5,14	1987,124
	13	0	5,75	2222,95
		0,5	5,64	2180,424
		1	5,94	2296,404
		1,5	5,08	1963,928
		2	5,05	1952,33
	24	0	3,17	1225,522
		0,5	3,04	1175,264
		1	3,23	1248,718
		1,5	3	1159,8
		2	3,04	1175,264

Tabela nr 2

Przykładowe obliczenia:

Dla pierwszego przypadku z tabeli nr 2:

Wykres nr 2

4. Pomiar rozkładu strumienia wzdłuż osi podłużnej cewki.

Rys. 2 - schemat do pomiaru strumienia

Cewka długa						Cewka krótka
Lp.	x	Ewew	φwew	Ezew	φzew	x	Ewew	φwew
-	[cm]	[V]	[Wb]	[mV]	[Wb]	cm	V	[Wb]
1	0	1,14	5,71E-06	45,7	1,47E-05	0	1,168	5,85E-06
2	1	1,147	5,74E-06	45,69	1,47E-05	1	1,163	5,82E-06
3	2	1,148	5,75E-06	45,58	1,47E-05	2	1,141	5,71E-06
4	3	1,149	5,75E-06	45,66	1,47E-05	3	1,12	5,61E-06
5	4	1,146	5,74E-06	45,78	1,47E-05	4	1,08	5,41E-06
6	5	1,148	5,75E-06	45,92	1,48E-05	5	1,05	5,26E-06
7	6	1,145	5,73E-06	45,84	1,47E-05	6	0,88	4,40E-06
8	7	1,149	5,75E-06	46,03	1,48E-05	7	0,687	3,44E-06
9	8	1,150	5,76E-06	46,1	1,48E-05	8	0,52	2,60E-06
10	9	1,142	5,72E-06	46,04	1,48E-05	9	0,318	1,59E-06
11	10	1,141	5,71E-06	45,97	1,48E-05
12	11	1,136	5,69E-06	45,89	1,48E-05
13	12	1,132	5,67E-06	45,92	1,48E-05
14	13	1,125	5,63E-06	45,89	1,48E-05
15	14	1,117	5,59E-06	45,74	1,47E-05
16	15	1,101	5,51E-06	45,59	1,47E-05
17	16	1,084	5,43E-06	45,28	1,46E-05
18	17	1,06	5,31E-06	44,65	1,44E-05
19	18	1,01	5,06E-06	43,92	1,41E-05
20	19	0,938	4,69E-06	43,25	1,39E-05
21	20	0,852	4,26E-06	42,04	1,35E-05
22	21	0,667	3,34E-06	40,65	1,31E-05
23	22	0,399	2,00E-06	38,49	1,24E-05
24	23	0,266	1,33E-06	36,54	1,18E-05

Tabela nr 3

Przykładowe obliczenia:

Dla strumienia wewnętrznego cewki długiej(przykład 1 z tabeli nr 3):

Dla strumienia zewnętrznego cewki długiej(przykład 1 z tabeli nr 3):

Dla strumienia wewnętrznego cewki krótkiej(przykład 1 z tabeli nr 3):

Cewka długa:

Wykres nr 3

Wykres nr 4

Cewka krótka:

Wykres nr 5

5. Badanie natężenia pola magnetycznego w cewce wąskiej.

I = 4 A

x	Us	H
cm	mV	A/m
0	5,44	1914,06
1	5,45	1917,58
2	5,39	1896,47
3	5,36	1885,92
4	5,25	1847,21
5	5,06	1780,36
6	4,78	1681,84
7	4,4	1548,14
8	3,77	1326,47
9	2,24	788,144
10	1,76	619,256

Tabela nr 4

Przykładowe obliczenia(dla pierwszego przypadku z tabeli nr 4):

Wykres nr 6

6. Pomiar rozkładu natężenia pola magnetycznego wzdłuż osi poprzecznej cewki krótkiej

x	y	Us	H
cm	cm	mV	A/m
0	0	5,36	1885,916
		0,5	5,42	1907,027
		1	5,34	1878,879
		1,5	5,43	1910,546
		2	5,31	1868,324
	5	0	4,8	1688,88
		0,5	4,78	1681,843
		1	4,78	1681,843
		1,5	4,87	1713,51
		2	4,87	1713,51
	9	0	1,69	594,6265
		0,5	1,9	668,515
		1	1,94	682,589
		1,5	1,86	654,441
		2	1,81	636,8485

Tabela nr 5

Przykładowe obliczenia:

Dla pierwszego przypadku z tabeli nr 5:

Wykres nr 7

7. Wyznaczanie indukcyjności cewki.

Rys. 3 - Układ pomiarowy do wyznaczania indukcyjności cewki

Krótka
Lp.	U	I	P	L
		V	A	W	H
1	2,8	4,75	5,1	1,73E-4
2	2,56	4,5	5	1,63E-4
3	2,1	4	4	1,47E-4
4	1,86	3,5	3	1,43E-4
5	1,45	3	2,5	1,26E-4
6	1,28	2,5	2	1,24E-4
7	1,21	2	2	1,08E-4
8	0,59	1	0,5	0,99E-4

Tabela nr 6

Długa
Lp.	U	I	P	L
		V	A	W	H
1	3,1	4,5	9,5	1,61E-4
2	2,6	4	7,5	1,43E-4
3	2,14	3,5	6	1,35E-4
4	2,02	3	5	1,21E-4
5	1,51	2,5	3	1,15E-4
6	1,419	2	2,5	1,06E-4
7	1,41	1,5	2	0,97E-4
8	1,04	1	1	0,909E-4

Tabela nr 7

Przykładowe obliczenia:

Dla cewki krótkiej(pierwszy przykład z tabeli nr 6):

Dla cewki długiej(pierwszy przykład z tabeli nr 7):

8. Badanie pojedynczego zwoju

I = 4A

x	Us	H
cm	mV	A/m
0	7,16	1769,95
1	6,73	1663,66
2	5,86	1448,59
3	4,85	1198,92
4	3,82	944,304
5	3	741,6
6	2,35	580,92
7	1,82	449,904
8	1,53	378,216
9	1,16	286,752
10	0,96	237,312
11	0,58	143,376
12	0,49	121,128

Tabela nr 8

Przykładowe obliczenia:

H₁ - natężenia pola w cewce rzeczywistej(dla pierwszego przykładu z tabeli nr 8)

Wykres nr 8

9. Napięcie magnetyczne wewnętrzne i zewnętrzne cewki długiej:

H*Δx
0
21,53362
21,76558
20,8764
21,30166
21,03104
21,0697
21,37898
21,37898
21,37898
21,34032
21,30166
21,22434
21,03104
20,91506
20,76042
20,41248
20,06454
19,40732
18,32484
16,54648
14,57482
12,1779
10,8248
10,12892

suma

460,7499

x 2 =

921,49

Napięcie magnetyczne wewnętrzne:

Napięcie magnetyczne zewnętrzne:

Wnioski

Celem ćwiczenia było badanie pola elektromagnetycznego cewki cylindrycznej. Podczas ćwiczeń laboratoryjnych przeprowadzaliśmy pomiary rozkładu natężenia pola magnetycznego w cewce długiej i krótkiej wzdłuż osi podłużnej i poprzecznej. Wyznaczaliśmy również indukcyjność obu cewek.

Na podstawie pomiarów w większości przypadków wyliczyć należało natężenie pola magnetycznego w cewkach co powyżej uczyniłem a otrzymane rozkłady umieściłem na wykresach.

Ponadto badaliśmy rozkład strumienia magnetycznego wzdłuż osi podłużnej cewek. Jak widać w zamieszczonych wynikach strumień na zewnątrz cewki jest większy od strumienia wewnątrz.

Finalnym punktem sprawozdania było obliczenie napięcia magnetycznego wewnętrznego, które wynosi 921,49 V a na jego podstawie obliczenie napięcia magnetycznego zewnętrznego, które wynosi 122,51 V.

---