Автор Тема: Изменение индуктивности катушки, посредством чужого магнитного поля.  (Прочитано 132 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 022
  • Репутация: +24/-4
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
1. Подготовка опыта.

Для опыта по исследованию изменения индуктивности катушки внешним (чужим) полем подготовим:
1. Катушка намотанная проводом 0,8 мм.
2. Сердечник – болт с резьбой М16, длинной 15 см.
3. Неодимовый постоянный магнит.



Рис. 1. Подготовка к опыту с изменением индуктивности катушки внешним полем постоянного магнита.

2. Измерения индуктивности прибором MY6243.

Сопротивление катушки вместе с измерительным резистором 0,1 Ом равно 3,49 Ом. Диаметр моточного провода катушки 0,8 мм.
Первый опыт проведём с катушкой без сердечника.
Сначала измерим индуктивность катушки без сердечника прибором MY6243



Рис. 2. Измерение индуктивности катушки без сердечника прибором MY6243. Индуктивность катушки без сердечника 6,70 mH.

3. Метод измерения индуктивности при помощи экспоненциального переходного процесса.

Далее, измерим индуктивность катушки при помощи экспоненциального переходного процесса. Для измерения и фиксации переходного процесса применим следующую схему:



Рис. 3. Схема для записи в осциллограф процесса релаксации катушки с током. Осциллограф Rigol DS 1102 E.

Когда замыкается тумблер SA1 происходит переходной процесс в цепи катушки L1. По затуханию экспоненты можно вычислить индуктивность катушки. L1.
Тумблер SA1 замыкает блок питания GSV 1200, у которого есть защита от короткого замыкания, и он отключается.
Последовательность действий при измерении:

1. Сначала катушка обесточена.
2. Тумблером SA1 подаём на катушку напряжение 15,87 Вольт. Всё закреплено и ничего не двигается. Включаем осциллограф в ждущем режиме на приём сигнала. Это начальное состояние. Через катушку проходит максимальный ток I max = 4,67 Ампера.
5.Тумблером SA1, замыкаем источник питания и запускаем переходной процесс в катушке. Получаем экспоненту. По затуханию экспоненты определяем индуктивность катушки.
6. Снимаем информацию с осциллографа на накопитель памяти. после этого, файлы могут быть просмотрены и обработаны на компьютере.

Осциллограф создаёт файл с расширением BMP, который является изображением экрана осциллографа в момент измерения.



Рис. 4. Изображение экрана осциллографа из файла с расширением BMP.

Осциллограф создаёт файл с расширением CSV. Этот файл предназначен для построения таблицы данных, разделённых запятыми.
Файл CSV загружаем в компьютер, после чего, можем проводить обработку числовых данных



https://content.foto.my.mail.ru/list/nether0/_blogs/i-1354.jpg



Получим график Ln(I) на рисунке 6.



Рис. 6. Значения тока катушки без сердечника в полулогарифмическом масштабе. Точками голубого цвета построена мат. модель, в виде прямой.

Уравнение прямой имеет вид:



Небольшая разница есть, при сравнении с данными измерителя индуктивности MY6243.


4. Методика опыта по изменению индуктивности внешним магнитным полем.

Опыт будем проводить по следующему плану:
1. Сначала катушка обесточена. В ней закреплён сердечник, чтобы не двигался в момент включения.
2. Закрепляем неодимовый магнит на сердечнике в определённой полярности.
4. Тумблером SA1 подаём ток на катушку 4,67 Ампера при напряжении 15,87 Вольт. Всё закреплено и ничего не двигается. Включаем осциллограф в ждущем режиме на приём сигнала. Это начальное состояние. Здесь есть и максимальный ток в катушке, здесь и сердечник соединён с магнитом.
5.Тумблером SA1 запускаем переходной процесс в катушке. Получаем экспоненту. По затуханию экспоненты определяем индуктивность всей системы.
6. Снимаем информацию с осциллографа на накопитель памяти. после этого, файлы могут быть просмотрены и обработаны на компьютере.

5. Катушка с сердечником без магнита.

Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность:



Рис. 7. Значения тока катушки с сердечником, без неодиомового магнита, в полулогарифмическом масштабе. Белыми точками построена мат. модель, в виде прямой.


Ln(I) = -97*t + Ln(3,7) (1,6)

L = 35,98 mH. (1,7)

Если измерить индуктивность катушки с сердечником прибором MY6243, то он покажет другое значение. См. рис. 8.



Рис. 8. Измерение индуктивности катушки с сердечником. Прибор ошибается, и тому виной могут быть токи Фуко.



6. Катушка с сердечником с магнитом. Вариант 1.


Расположим катушку, сердечник и магнит следующим образом, как показано на рис. 9. , и хорошо закрепим, чтобы не было механического движения при измерении.
На катушке магнитные полюса отмечены изолентой. Красный цвет соответствует южному полюсу, белый – северному. Аналогично, соответственными цветами отмечены полюса постоянного магнита



Рис. 9. Катушка с сердечником с магнитом. Первый вариант расположения полюсов катушки и магнита.

Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность:



Рис. 10. Значения тока катушки с сердечником, с неодимовым магнитом, вариант 1, в полулогарифмическом масштабе. Зелёными точками построена мат. модель, в виде прямой.

Ln(I) = -97*t + Ln(4,0) (1,6)

L = 35,98 mH. (1,7)

Индуктивность не изменилась, и она такая же, как у катушки с сердечником без магнита.

7. Катушка с сердечником с магнитом. Вариант 2.

Расположим катушку, сердечник и магнит следующим образом, как показано на рис. 11. , и хорошо закрепим, чтобы не было механического движения при измерении.



Рис. 11. Катушка с сердечником с магнитом. Второй вариант расположения полюсов катушки и магнита.

Сразу представим результаты опыта, уравнение прямой и полученную индуктивность:



Рис. 12. Значения тока катушки с сердечником, с неодимовым магнитом, вариант 2, в полулогарифмическом масштабе. Синими точками построена мат. модель, в виде прямой.

Ln(I) = -180*t + Ln(3,7) (1,6)

L = 19,388 mH. (1,7)

Индуктивность уменьшилась, благодаря полю постоянного магнита, при единственном варианте расположения полюсов магнита и катушки.

Сделаем ещё два измерения прибором MY6243.



Рис. 13



Выводы:

Индуктивность катушки с сердечником изменяется (уменьшается) только в одном случае, если полюс болта и полюс магнита противоположны. Индуктивность катушки в этом случае убывает ( в моём опыте - приблизительно в 2 раза).
В другом случае, магнит не изменяет индуктивность катушки с сердечником.
Это как-то можно объяснить?
Современная электроника предлагает измерять индуктивность прибором MY6243, но этот прибор не создаёт магнитных полюсов в катушке и в сердечнике, при этом невозможно увидеть в каком варианте уменьшается индуктивность.
« Последнее редактирование: Мая 24, 2020, 14:44 от radio.elektronik »

Оффлайн Марина Гусева

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 44
  • Репутация: +0/-0
В другом случае магнит не изменяет индуктивность катушки с сердечником.
Может это зависит от конфигураций?


Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 022
  • Репутация: +24/-4
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
Может это зависит от конфигураций?
Здесь надо сделать вывод с точки зрения физики процесса.

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 022
  • Репутация: +24/-4
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
Привёл полное описание опыта с расчётом индуктивности для каждого отдельного измерения.

Онлайн Arkadiy

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 20 103
  • Репутация: +80/-37
  • Пол: Мужской
Привёл полное описание опыта с расчётом индуктивности для каждого отдельного измерения.
Поэтому   входные контуры ( катушки полосовых фильтров) приемников, а также усилительного ВЧ тракта промежуточной частоты  всегда  делают экранированными от внешних полей, чтобы они не сбивали настроек.
Можете разобрать какой нибудь старый приемник или телевизор и посмотреть.
Вспомните ПТК ламповых телевизоров - это сплошной экран! Как раз от наводок магнитного и электрического полей

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 022
  • Репутация: +24/-4
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.

Вспомните ПТК ламповых телевизоров - это сплошной экран! Как раз от наводок магнитного и электрического полей
А иногда наоборот, требуется внешнее магнитное поле. Для регулировки индуктивности.
Регулятор линейности строк в строчной развёртке цветного телевизора: катушка на феррите в магнитном поле регулировочного постоянного магнита.



В схеме РЛС, для черно-белого телевизора, обозначен как "Линейность".


Онлайн Arkadiy

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 20 103
  • Репутация: +80/-37
  • Пол: Мужской
Там использовался ферритовый сердечник, а не постоянный магнит, постоянный магнит внес бы дополнительную нелинейность в кривую регулирования и гистерезис.
У вас до сих пор черно-белый ламповый телевизор?  :shocked: :shocked: :shocked:

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2 022
  • Репутация: +24/-4
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
Там использовался ферритовый сердечник, а не постоянный магнит, постоянный магнит внес бы дополнительную нелинейность в кривую регулирования и гистерезис.
У вас до сих пор черно-белый ламповый телевизор?  :shocked: :shocked: :shocked:
Там использовался ферритовый сердечник и постоянный магнит. И это было и в чёрно-белых и в цветных телевизорах. На фото - РЛС от цветного интегрально -модульного телевизора.
Для примера:
https://patentdb.ru/patent/433547