Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України

Національний Авіаційний університет

Кафедра засобів захисту інформації

Реферат

На тему:

Способи вимірювання напруженості магнітного поля

Виконав:

Студент 321 групи

Горай Д.

Київ 2013

Введення

Завдання магнітних вимірів. Область електровимірювальної техніки, яказаймається вимірами магнітних величин, зазвичай називають магнітнимивимірами. За допомогою методів і апаратури магнітних вимірів вирішуються вНині найрізноманітніші завдання. Як основні з нихможна назвати наступні:

. вимірювання магнітних величин (магнітної індукції, магнітного потоку, магнітного моменту і т. д.);

. визначення характеристик магнітних матеріалів;

. дослідження електромагнітних механізмів;

. вимірювання магнітного поля Землі та інших планет;

. вивчення фізико-хімічних властивостей матеріалів (магнітний аналіз);

. дослідження магнітних властивостей атома і атомного ядра; визначення дефектів у матеріалах і виробах (магнітна дефектоскопія) і т. д.

Незважаючи на різноманітність задач, що вирішуються за допомогою магнітних вимірів,визначаються звичайно всього кілька основних магнітних величин: магнітнийпотік Ф, магнітна індукція В, напруженість магнітного поля H,намагніченість М, магнітний момент і т ін Причому в багатьох способахвимірювання магнітних величин фактично вимірюється не магнітна, аелектрична величина, до якої магнітна величина перетворюється впроцесі вимірювання. Цікавить нас магнітна величина визначаєтьсярозрахунковим шляхом на підставі відомих залежностей між магнітними йелектричними величинами. Теоретичною основою подібних методів єдруге рівняння Максвелла, що зв'язує магнітне поле з полемелектричним; ці поля є двома проявами особливого виду матерії,іменованого електромагнітним полем.

Використовуються в магнітних вимірах і інші (не тільки електричні)прояви магнітного поля, наприклад механічні, оптичні.

Ця глава знайомить читача лише з деякими способами визначенняосновних магнітних величин і характеристик магнітних матеріалів.

Заходи магнітних величин. Одиниці магнітних величин відтворюються здопомогою відповідних еталонів. У нас в країні є первинний еталонмагнітної індукції і первинний еталон магнітного потоку. Для передачірозміру одиниць магнітних величин від первинних еталонів робочим засобамвимірювань використовують робочі еталони, зразкові і робочі заходи магнітнихвеличин і зразкові засоби вимірювань. Прикладом передачі розміру одиницьможе служити градуювання або перевірка приладів для вимірювання магнітнихвеличин, що проводиться за допомогою заходів магнітних величин та зразковихзасобів вимірювань.

Як міру магнітної індукції (напруженості магнітного поля) можутьбути використані котушки спеціальної конструкції (наприклад, кільця Гельмгольца, соленоїд), по обмотках яких протікає постійний струм,постійні магніти.

Як захід магнітного потоку зазвичай використовують взаімоіндуктівнуюміру магнітного потоку, що складається з двох гальванічно не пов'язаних міжсобою обмоток і відтворюючу магнітний потік, зчіпною з однією зобмоток, коли за іншою обмотці протікає електричний струм.

Принципи побудови приладів і способи вимірювання магнітного потоку, магнітної індукції та напруженості магнітного поля

Принципи побудови приладів для вимірювання магнітних величин. В данийчас відомо багато різноманітних приладів і способів для вимірюваннямагнітної індукції, магнітного потоку і напруженості магнітного поля. Якправило, прилад для вимірювання магнітних величин складається з двох частин --вимірювального перетворювача, призначенням якого єперетворення магнітної величини у величину іншого виду (електричну,механічну), більш зручну для подальших операцій, і вимірювальногопристрої для вимірювання вихідної величини вимірювального перетворювача.

Вимірювальні перетворювачі, вхідний величиною яких ємагнітна величина, називають магнітоізмерітельнимі і відповідно до видувихідної величини ділять на три основні групи: магнітоелектричніперетворювачі (вихідна величина електрична), магнітомеханіческіе (вихідна величина механічна) та магнітооптичні (вихідна величинаоптична).

У кожній з цих груп багато різновидів перетворювачів, основою длястворення яких служать ті чи інші фізичні явища. В якостіосновних, найбільш широко використовуваних явищ можуть бути названінаступні:

> явище електромагнітної індукції;

> силове взаємодія вимірюваного магнітного поля з полем постійного магніту або контуру зі струмом;

> гальваномагнітних явища;

> явище зміни магнітних властивостей матеріалів в магнітному полі;

> явища, що виникають при взаємодії мікрочастинок з магнітним полем.

Друга частина приладу для вимірювання магнітних величин може бути абозвичайним приладом для вимірювання електричної величини, або приладом зспеціальними характеристиками.

1. Застосування балістичного гальванометра

У лабораторній практиці при дослідженнях електричних машин, апаратів, трансформаторів, при випробуваннях магнітних матеріалів, що застосовуються у виробництві на електротехнічних заводах, часто виникає необхідність вимірювання магнітних величин, як то: магнітного потоку, магнітної індукції, магнітодвіжущей сили, напруженості магнітного поля, магнітної проникності, а також втрат на гістерезис і вихрові струми в феромагнітних матеріалах.

У більшості випадків магнітні величини вимірюють непрямим методом - шляхом вимірювання тих чи інших електричних величин (струму, е. Д.С., кількості електрики), функціонально пов'язаних з вимірюваної магнітної величиною. Виміри магнітних величин в даний час складають великий самостійний розділ вимірювальної техніки з глибоко розвиненою теорією.

Деякі методи та апаратуру для магнітних вимірів використовують не тільки в лабораторіях, спеціалізованих в області магнітних вимірювань, але також і в більш універсальних лабораторіях , які займаються випробуваннями та дослідженнями електричних машин і апаратів. До числа широко розповсюджених магнітних вимірів відносяться: а) вимірювання за допомогою балістичного гальванометра; б) вимірювання за допомогою флюксметра; в) визначення втрат в сталі ваттметровим методом; г) вимірювання змінних магнітних потоків за допомогою потенціометра.

На рис.1 наведена схема, що пояснюють загальний принцип вимірювання постійногомагнітного потоку за допомогою балістичного гальванометра. Для вимірюваннямагнітного потоку до гальванометра необхідно приєднати вимірювальнурамку з деяким числом витків w, що знаходиться в досліджуваному постійномумагнітному полі. Витки рамки будуть охоплювати деякий потік ФГ.

В основу дії даного приладу покладено принцип, згідно з якимперший найбільший покидьок покажчика балістичного гальванометрапропорційний числу потокозчеплення магнітного потоку з виткамивимірювальної рамки.

На рис. 2 наведена практична схема застосування балістичногогальванометра для зняття кривої намагнічування, тобто для визначеннязалежно B = f (H). На кільцевій сердечник 1 з досліджуваної сталинакладають дві обмотки: намагнічувальної 2 і вимірювальну 3. Довимірювальної обмотці підключається балістичний гальванометр. Намагнічуються обмотка живиться від джерела постійного струму через 4амперметр і реостат. Перемикач 5 дозволяє змінювати напрямок струму вобмотці.

Напруженість магнітного поля всередині кільцевого соленоїда (тороіда) може бути підрахована на підставі закону повного струму за формулами:

де wi - число витків намагнічувальної обмотки; l - значення струму, A; lср - середня довжина силової магнітної лінії в тороіде, зазначена нарис. 2 пунктиром і легко обчислюється по геометричних розмірах випробуваногозразка. Для визначення залежності B = f (H) в намагнічувальної обмотці встановлюютьструм, що відповідає заданому значенню H і заздалегідь підрахований понаведеною формулою, потім швидко змінюють напрямок струму в обмотці придопомогою перемикача 5. При зміні напрямку струму магнітний потік всердечнику зміниться по деякому складного закону від значення + Ф дозначення-Ф, тобто зміна потоку в вимірювальної рамці буде одно 2Ф, із урахуванням цього підраховують потік в серцевині:

Знаючи потік і поперечний переріз випробуваного зразка, знаходять значеннямагнітної індукції

де s - перетин зразка, см2.

Знайдене значення В і раніше обчислена значення Н дозволяють підрахуватимагнітну проникність