1）实验目的

（1）学会互感电路同名端的判定方法，以及互感系数、耦合系数的测定方法。

（2）通过两个具有互感耦合的线圈顺向串联和反向串联实验，加深理解互感对电路等效参数以及电压、电流的影响。

2）实验原理

在互感电路的分析计算时，除了需要考虑线圈电阻、电感等参数的影响外，还应特别注意互感电势（或互感电压降）的大小及方向的正确判定。为了测定互感电势的大小可将两个具有互感耦合的线圈中的一个线圈（例如线圈2）开路而在另一个线圈（线圈1）上加一定电压，用电流表测出这一线圈中的电流I1，同时用电压表测出线圈2的端电压U2，如果所用的电压表内阻很大，可近似地认为I2=0（即线圈2可看作开路），这时电压表的读数就近似地等于线圈2中互感电动势E2M，即：

U2≈E2M=ωMI1

式中：ω——电源的角频率。可算出互感系数M为：

正确判断互感电动势的方向，必须首先判定两个具有互感耦合的同名端，如图2.16（a）所示的判定互感电路同名端的方法是：用一直流电源经开关突然与互感线圈1接通，在线圈2的回路中接一直流毫安表，在开关K闭合的瞬间，线圈1回路中的电流I1通过互感耦合将在线圈2中产生一互感电动势并在线圈2回路中产生一电流I2，使所接毫安表发生偏转。根据楞次定律及图示所假定的电流正方向，当毫安表正向偏转时，线圈1与电源正极相接的端点1和线圈2与直流毫安表正极相接的端点2便为同名端；如毫安表反向偏转，则此时线圈2与直流表负极相接的端点2′和线圈1与电源正极相接的端点1为同名端（注意上述判定同名端的方法仅在开关K闭合瞬间才成立）。

图2.16　互感电路同名端的判定方法

互感电路同名端也可利用交流电压来测定，如图2.16（b）所示，将线圈1的一个端点1′与线圈2的一个端点2′用导线连接。在线圈1两端加以交流电压，用电压表分别测出1及1′两端与1、2两端的电压，设分别为U11′与U12，如果U12＞U11′，则用导线连接的两个端点（1′与2′）应为异名端（也即1′与2以及1与2′为同名端），因为如果我们假定正方向为U11′，当1与2′为同名端时，线圈2中互感电压的正方向应为U2′2，所以U12=U11′+U2′2（因1′与2′相连）必然大于电源电压U11′。同理，如果1、2两端电压的读数U12小于电源电压（即U12＜U11′），此时1′与2′为同名端。

互感电路的互感系数M也可以通过将两个具有互感耦合的线圈，加以顺向串联和反向串联而测出。

当两线圈顺接时，如图2.17（a），有

由此可得出顺接时电路的等效电感：

L等效=L1+L2+2M

图2.17　互感电路的互感系数M的测量方法

如图2.17（b），两个线圈反接时，电压方程式为

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由此可得出反接时电路的等效电感：

L′等效=L1+L2-2M

如果用直流电桥测出两线圈的电阻R1和R2，再用电压表和电流表分别测出顺接时的电压、电流分别为U、I，反接时的电压、电流分别为U′、I′，则

上述方法也可判定两个具有互感耦合线圈的极性，当两线圈用正、反两种方法串联后，加以同样电压，电流数值大的一种接法是反向串联，电流数值小的一种接法是顺向串联，由此可判定出极性（同名端）。

3）实验内容

（1）用直流电源和交流电源分别测试互感线圈的同名端，自定方法，但需注意直流电源只能当开关合闸瞬间接通线圈，看出电表偏转方向后即打开开关，线路中电流不超过0.25 A，电表可单独使用JDA-21型电流表中的指针表头。

（2）用交流伏安法测定线圈的L1、L2及M，电源可用函数信号发生器正弦波输出，频率可调至200 Hz（直接用电网电压波形差，干扰大，电压不稳），电流不超过0.25 A。

（3）用顺串法与反串法测量M，电流不超过0.25 A。完成表2.14～表2.16。

表2.14　线圈2开路测量表

表2.15　线圈1开路测量表

表2.16　线圈1和线圈2顺向和反向串联测量表（f=200 Hz）

4）实验报告

（1）总结互感线圈同名端的判定方法、互感系数的实验测试方法。

（2）数据列表计算。

5）思考题

用直流通断法判断同名端时，将开关闭合和断开，判断的结果是否一致？