Рис.5. Петля гистерезиса ферромагнитного образца:

В ^ост- остаточная индукция;

В0 коэр- коэрцитивная сила

Пунктирная кривая - частная петля гистерезиса, соответствующая изменению магнитной индукции в образце, не намагниченном до насыщения. Основными параметрами петли гистерезиса являются остаточная индукция В ^ост (это индукция образца после намагничивания его до насыщения и выключения внешнего магнитного поля ) и коэрцитивная сила (это индукция намагничивающего поля, в котором образец после намагничивания его до насыщения переходит в размагниченное состояние).

В зависимости от формы и площади петли гистерезиса, а также от значений и различают разные классы ферромагнитных материалов. Так, постоянные магниты изготовлены из ферромагнетиков с большими значениями и , имеющих большую площадь петли гистерезиса ("магнитожесткие материалы"). В трансформаторах, напротив, применяются ферромагнитные сердечники, легко перемагничиваемые внешним магнитным полем, имеющие малые значения и и узкую петлю гистерезиса ("магнитомягкие материалы").

2.2. Размагничивание образца и снятие основной кривой

намагничивания ферромагнетика

В настоящей задаче основная кривая намагничивания ферромагнетика строится по результатам измерений магнитной индукции в образце, имеющем форму тора.

Для намагничивания образец обматывается медной проволокой в изоляции. Кольцевая обмотка с правильно расположенными витками носит название тороида. Индукция намагничивающего поля создается током в этой обмотке и на оси тороида вычисляется по формуле

(11)

где - число витков намагничивающей обмотки тороида;

- длина осевой линии тороида.

Для измерения магнитной индукции на тороидальный образец плотно наматывается, кроме намагничивающей, измерительная обмотка. Измерительная обмотка соединена последовательно с баллистическим гальванометром. При изменении направления тока в намагничивающей обмотке изменяется на противоположный магнитный поток, сцепленный с каждым витком вторичной обмотки. Изменение магнитного потока через один виток вторичной обмотки равно:

, (12)

где - площадь витка измерительной катушки, равная площади поперечного сечения образца; - магнитная индукция в образце, соответствующая намагничивающему току .

Величина баллистического отброса  гальванометра пропорциональна заряду, прошедшему через него

(13)

Заряд q , прошедший через гальванометр, вычисляется так же, как в задаче 1 (см. задача 1, формула (4)):

(14)

где - число витков в измерительной обмотке тороида; - сопротивление измерительной цепи.

Учитывая (12), (13) и (14), получим

Постоянный коэффициент полностью определяется параметрами измерительной цепи. Значение его указывается в таблице на установке.

Таким образом, индукцию магнитного поля в образце можно определить по отбросу гальванометра

(15)

Размагничивание образца перед измерениями производится путем плавного уменьшения силы тока в намагничивающей обмотке от максимального значения до нуля при изменении направления тока с помощью переключателя. В процессе размагничивания магнитная индукция образца меняется по замкнутой кривой, состоящей из петель гистерезиса с постепенно уменьшающейся амплитудой (рис.6).

Рис.6. Изменение магнитной индукции в образце при его размагничивании

Точка 0 соответствует размагниченному состоянию исследуемого образца.

Пунктирная кривая - частная петля гистерезиса, соответствующая изменению магнитной индукции в образце, не намагниченном до насыщения.

Основными параметрами петли гистерезиса являются остаточная индукция В ^ост (это индукция образца после намагничивания его до насыщения и выключения внешнего магнитного поля ) и коэрцитивная сила В₀^коэр (это индукция намагничивающего поля, в котором образец после намагничивания его до насыщения переходит в размагниченное состояние).

Размагничивать образец следует один раз перед первым измерением индукции. Каждое последующее измерение непременно следует проводить при большем значении намагничивающего тока.

Установив определенное значение намагничивающего тока , перед измерением соответствующего баллистического отброса нужно произвести магнитную подготовку образца, т.е. привести образец в устойчивое магнитное состояние. С этой целью переключателем 6-8 раз меняют силу тока от до . При изменении направления тока магнитное состояние образца изменяется по петле гистерезиса. При многократном переключении тока индукция образца в вершине петли гистерезиса постепенно увеличивается и только после 6-8 переключений приобретает устойчивое значение , соответствующее данной индукции намагничивающего поля .

2.3. Порядок выполнения задачи 2

1. Установите переключатель П₁ в положение ЗАДАЧА 2.

В гнезда 1 и П должны быть включены соответственно намагничивающая и измерительная обмотки тороидального образца.

2. Схема намагничивающей 1 и измерительной П цепей (цепи в установке собраны) изображены на рис. 7.