研究磁场电流恒定的并激式电动机的转矩和电枢电流之间的关系
仪器
总电流为5A的12V并激式直流电动机;两只0-3A电流计;两只0-6Ω额定电流为5A的变阻器;两只插塞开关;12-16V直流电源;0-1N弹簧秤;直径约200mm的金属圆 盘。用定位螺钉将圆盘中心固定在电动机轴的中心,圆盘上有一小孔距其中心80~90mm,这只钻孔的金属盘和弹簧秤一起用来显示电动机的转矩。
原理
当电流通过电枢线圈时,它产生的磁场与磁场线圈里的电流产生的磁场相互作用,按照左手定则,电枢受到一个力矩作用而转动。如果用弹簧秤使电枢不转动,则这个转矩可以用弹簧秤上显示的拉力的力矩来测量。
转矩与电枢电流和磁场电流的乘积成正比,所以当磁场电流保持不变时,转矩与电枢电流成正比。本实验将验证这个线性关系。
实验步骤
按图34/1安装电路,并按图34/2所示安装圆盘和弹簧秤。
在图34/1中,A1和A2是安培计,R1和R2是变阻器,K1和K2是按键开关。
将圆盘中心固定到电枢轴中心。安装弹簧秤,使秤钩和通过小孔的细线相连,并与圆盘的一条半径正交。在圆盘半径通过小孔与圆相交处做个记号X,并把支柱上的指针Y调到与记号X相对。
为了获得稳定的读数,可以在细线下端悬挂一个小砝码W,从而在弹簧秤上产生一个固定的拉力。
合上K1后调节R1使磁场电流约为1.5A,记录弹簧秤的读数;会上K2接通电枢电流,调节R2使电流给出一个小的转矩;在支架提高悬挂弹簧秤吊环的横梁,直到x与y再次相对(即重合)后读出弹簧秤和两只安培计的读数。增加通过电枢的电流,保持磁场电流不变,再提高弹簧评,并取得所需要的弹簧秤读数和每个电流值的读数。在电动机允许的情况下尽可能在较宽范围内进行观测取值。
测量从圆盘中心到安装细线的点的距离,这就是转动力矩的力臂。
数据结果与处理
将观测结果列表如下:
电枢电流(I) |
弹簧秤的读数 |
拉力s-z |
转矩d(s-z) | |
无电流z |
有电流s | |||
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力臂d=(m),磁场电流(恒量)=(A)
作出转矩-电流图象,它将是一条直线,它与电流轴交于零点稍右边的位置。
这个截距的意义是什么?
用不同的磁场电流值重复本实验。
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