Logo
Logo

[Forked from 3704] Ферритовый сердечник и трансформатор

Разбалловка

A0  ?? Измерьте сопротивления катушек A
и B
($r_A$ и $r_B$ соответственно), а также сопротивления последовательно соединённых с ними резисторов. Все значения должны лежать в диапазоне до $15~Ом$.

А1  1.40 Проведите измерения для проверки приведённой выше модели экранирования магнитных полей при частоте $f=10~кГц$. Постройте линеаризованный график и найдите коэффициент затухания $\alpha$ для данной частоты. Фольгу необходимо располагать между катушкой A и катушкой датчика.

1 Снята зависимость $U_{out}(d).$ 5 × 0.10
2 Верная линеаризация: $\ln(U_{out})=\text{const} - \alpha d.$ 0.10
3 Пересчет точек. 5 × 0.05
4 Верное нанесение точек на график. 5 × 0.05
5 Не подписаны оси, неправильный масштаб, не проведена прямая. 3 × -0.05
6 Получено численное значение постоянной затухания: $\alpha \in [5400; 5800]~ \cfrac{1}{м}.$ 0.30
7 Получено численное значение постоянной затухания: $\alpha \in [5100; 6100]~\cfrac{1}{м} .$ 0.15
A2  3.00 Определите коэффициент затухания $\alpha$ для нескольких частот в диапазоне $5-25~кГц$.

1 Измерена зависимость $\alpha(f)$ (по 5 измерений не более чем для 12 частот). 60 × 0.04
2 Пересчёт $\alpha$ (не более 12 точек). 12 × 0.02
3 Присутствуют частоты, большие $23~кГц$ и меньшие $7~кГц.$ 2 × 0.12
4 Для измерения $\alpha$ при всех частотах используются все 4 возможные значения $d.$ 0.12
А3  0.80 Постройте график зависимости $\alpha$ от частоты.

1 Точки верно нанесены на график. 12 × 0.05
2 Получен график $\alpha(f)$, монотонный и строго выпуклый вверх. 0.20
3 Не подписаны оси, неправильный масштаб, не проведена сглаживающая кривая 3 × -0.05
B1  0.50 Экспериментально определите $m$. Нарисуйте схемы измерений, необходимых для получения численного значения этой величины.

1 Приведены верные схемы измерений с указанием всех приборов и измеряемых величин. 0.20
2 Приведены прямые измерения напряжений. 2 × 0.10
3 Получено значение $m \in [0.55;0.67].$ 0.10
B2  6.10 Снимите зависимость $P_{пол}$ и $P_0$ от амплитуды тока во вторичной катушке $I_{B,0}$.

1 Приведены верные схемы измерений с указанием всех приборов и измеряемых величин. 2.00
2 Получено выражение для полезной мощности, выделяющейся на реостате:
$$P_{пол} = \cfrac{U_2^2}{2R}{.}$$
0.20
3 Получено выражение для средней по времени мощности на генераторе: $$P_{0} = \cfrac{U_1I_1\cos\varphi}{2}{.}$$ 0.20
4 Получена расчётная формула для $I_{B,0}$. 0.10
5 Снята зависимость $P_{пол}(I_{B,0}){.}$ 9 × 0.20
6 Снята зависимость $P_{0}(I_{B,0}).$ 9 × 0.20
B3  1.20 Постройте график зависимости $\eta(I_{B,0})$. Укажите максимальное КПД $\eta_{max}$ и при каком $I^{max}_{B,0}$ оно достигается.

1 Точки верно пересчитаны и нанесены на график 9 × 0.05
2 Не подписаны оси, неправильный масштаб, не проведена сглаживающая кривая 3 × -0.05
3 Получен верный качественный вид зависимости (присутствует максимум и график сходится в $(0,0)$). 0.30
4 В диапазоне $\pm 10~мА$ от $I_{B,0}^{max}$ измерено не менее 5 точек. 0.25
5 Получено значение $\eta_{max} \in [0.60; 0.85]{.}$ 0.10
6 Получено значение $I_{B,0}^{max} \in [10; 20]~мА{.}$

 

0.10
B4  2.00 Получите зависимости относительного вклада каждого источника потерь $\dfrac{P_{Дж}}{P_0}$ и $\dfrac{P_{серд}}{P_0}$ от амплитуды тока во вторичной катушке $I_{B,0}$. Постройте их графики.

1 В $P_{дж}$ учтены потери на резисторе $R_0$, используемом для измерения тока. 0.10
2 Получено верное выражение для джоулевых потерь на катушках и резисторе
$$
P_{дж} = \cfrac{I_1^2(r_A+R_0)}{2}+\cfrac{I_2^2r_b}{2}{.}
$$
0.10
3 Из ЗСЭ найдена связь между выделяющимися мощностями
$$P_{серд} = P_0 - P_{пол} - P_{дж}{.}$$
0.10
4 Произведен верный пересчет измеренных величин в $\cfrac{P_{серд}}{P_0}$ и $\cfrac{P_{дж}}{P_0}.$ 18 × 0.03
5 Построены графики $\cfrac{P_{серд}}{P_0}(I_{B,0})$ и $\cfrac{P_{дж}}{P_0}(I_{B,0}).$ 2 × 0.30
6 График $\cfrac{P_{серд}}{P_0}(I_{B,0})$ резко возрастает при стремлении тока к нулю и стремится к нулю при больших токах. 0.28
7 График $\cfrac{P_{дж}}{P_0}(I_{B,0})$ резко возрастает/убывает при малых и больших токах соответственно, имеет минимум. 0.28
C1  1.00 Экспериментально определите $L_A$, $L_B$, $k$. Нарисуйте схемы измерений, необходимые для получения численных значений этих величин.

1 Приведены верные схемы измерений с указанием всех приборов и измеряемых величин. 0.20
2 Приведены прямые измерения напряжения и силы тока для двух катушек. 4 × 0.05
3 Получено значение $L_A \in [540;580]~мГн.$ 0.20
4 Получено значение $L_B \in [200;240]~мГн$ 0.20
5 Получено значение $k \in [0.82;1.00].$ 0.20
C2  0.60 Экспериментально определите $L_{A+B}$.

1 Приведены прямые измерения напряжения и силы тока. 2 × 0.10
2 Получено значение $L_{A+B} \in [1500;1700]~мГн.$ 0.40
C3  0.20 Используя экспериментальные значения $L_A$, $L_B$, $L_{A+B}$, найдите коэффициент связи $k$. Сравните полученное значение с полученным в пункте C1.

1 Получено значение $k \in [0.53;0.93].$ 0.20
C4  0.60 Проведите измерение амплитуды ЭДС индукции на катушках $\mathcal{E}_{A,0}$ и $\mathcal{E}_{B,0}$, когда направления создаваемых потоков противоположны. Сравните результат с теоретическим значением
\[
\dfrac{\mathcal{E}_{A,0}}{\mathcal{E}_{B,0}}=\dfrac{N_A}{N_B}\left|\dfrac{N_A-kN_B}{N_B-kN_A}\right|.
\]

1 Приведены прямые измерения напряжений. 2 × 0.05
2 Получено теоретическое значение $\cfrac{\mathcal{E}_{A,0}}{\mathcal{E}_{B, 0}} \in [1.3;1.7].$ 0.10
3 Получено экспериментальное значение $\cfrac{\mathcal{E}_{A,0}}{\mathcal{E}_{B, 0}} \in [1.2;1.8].$ 0.30
4 Произведено сравнение теоретического и экспериментального результатов (учёт погрешности обязателен). 0.10
C5  2.60 Определите относительную магнитную проницаемость $\mu$ ферритового материала. Нарисуйте схемы измерений, обозначив на них линии индукции магнитного поля.

1 Верно записана теорема о циркуляции для напряженности магнитного поля. 0.30
2 Сделан переход к измеряемым индуктивностям $L_1$ и $L_2.$ 0.40
3 Приведена верная схема измерений с указанием всех приборов и измеряемых величин. 0.10
4 Приведены прямые измерения. 4 × 0.05
5 Получены индуктивности $L_1$ и $L_2.$ 2 × 0.30
6 Получено значение $\mu \in [1600;2200].$ 1.00