Федеральное Агентство по образованию

Физико-технический институт

Кафедра «Общая и теоретическая физика»

Панферов А.А.

по изданию 1987 Чернова В.П.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №29пг

ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ

ФЕРРОМАГНЕТИКА

УДК 537(075.8)

ББК 22.33

П 16

Рецензент:

Лесных Ю.И. – д.ф-м.н., профессор кафедры «Общая и теоретическая физика», Физико-технический институт ТГУ.

Панферов А.А. Лабораторная работа №29пг «Исследование намагничивания ферромагнетика».

Методические указания по выполнению лабораторной работы №29пг в лаборатории УФЛ №2 – Электричество и магнетизм (Г-314).

Предназначены для студентов инженерных специальностей дневного отделения ТГУ.

Методические указания содержат необходимые теоретические сведения и методически указания по выполнению лабораторной работы.

Утверждено методической комиссией ФТИ (протокол №5 от 29.02.2008г.).

УДК 537(075.8)

ББК 22.33

П 16

 Тольяттинский государственный университет, 2008 г.

Содержание

1. Цель работы 4

2. Оборудование 4

3. Этапы выполнения лабораторной работы 4

4. Литература для предварительной подготовки 4

5. Описание экспериментальной установки 4

6. Программа эксперимента 4

7. Метод измерений 5

8. Краткие теоретические сведения 7

9. Контрольные вопросы 11

1. Цель работы

Работа посвящена экспериментальному исследованию намагничивания ферромагнетика на примере железного сердечника тороидальной катушки и определению основных характеристик ферромагнетика.

2. Оборудование

• Установка с тороидальной катушкой,

• осциллограф,

• источник питания переменного тока,

• потенциометр.

3. Этапы выполнения лабораторной работы

1. тест по теории и методике данного эксперимента, рассчитанный на 15 мин;

2. эксперимент и заполнение бланка отчёта в электронном виде, рассчитанные на 1 ч.

Допуск к последующему этапу осуществляется только по выполнении предыдущего этапа.

Для успешного выполнение лабораторной работы вы должны знать и уметь:

1. ответы на контрольные вопросы в конце этого пособия;

2. рассчитывать относительную магнитную проницаемость среды;

3. рассчитывать среднее значение и его ошибку непосредственно измеряемой величины;

4. рассчитывать погрешность величины, определяемой по формуле;

5. работать на компьютере в EXEL (иметь минимальные навыки).

4. Литература для предварительной подготовки

И.В. Савельев. Курс общей физики. Изд. М.: Наука, 1982.

Глава VI (Магнитное поле в вакууме): §39, 40, 44, 47, 50; Глава VII (Магнитное поле в веществе): §§51-53, 59; Глава VIII (Электромагнитная индукция): §§60, 61

5. Описание экспериментальной установки

Рис. 1. Электрическая схема установки. 1 – потенциометр, 2 – тороид, 3 – низкоомный резистор,

4 – конденсатор, 5 – высокоомный резистор, 6 – осциллограф, 7 – ключ.

6. Программа эксперимента

1. Включить осциллограф и, прогрев его 0.5 минуты, вывести луч в центр координатной сетки. Ручки регулировки осциллографа “усиление по вертикали” и “усиление по горизонтали” установить на значения, предоставляемые вам в электронном бланке отчёта во время эксперимента. Изменять усиление по обеим осям в течение всех последующих измерений нельзя.

2. Включить установку с тороидом в сеть. Получить с помощью потенциометра 1 (рис. 1) предельную (максимальную) петлю гистерезиса. Предельная петля характеризуется достижением максимального значения остаточной индукции, выше которого она не увеличивается при увеличении амплитуды напряжённости магнитного поля, при этом от вершин начинают расти линии “усов”. Предельную петлю следует получать, уменьшая “усы” до момента их исчезновения. На экране осциллографа снять с предельной петли координаты, соответствующие значениям коэрцитивной силы и остаточной индукции, а также расстояния (x, y) по осям X и Y между противоположными вершинами петли.

3. Получить 9 частных циклов, уменьшая каждый раз напряжённость магнитного поля в тороиде потенциометром 1 до тех пор, пока размеры петли не станут соизмеримыми с ошибкой измерения координат. Для каждой такой петли записать разность координаты вершин (x, y).

4. Определить по формулам (11) (ниже) значения коэрцитивной силы H_c и остаточной индукции B_r и их ошибки, а также значения напряжённости магнитного поля H и индукции B вершины каждой петли, используя для координат вершины половинные значения координатных интервалов между вершинами: (x/2, y/2). (При этом можно использовать средства EXEL.)

5. Рассчитать по формуле (19) (ниже) значения относительной магнитной проницаемости , соответствующие парам экспериментальных значений H и B. Определить ошибку максимального из рассчитанных значений .

6. Построить по экспериментальным данным H и B график зависимости B = B(H) (этот график является основной кривой намагничивания).

7. Построить по рассчитанным вами значениям  график зависимости  = (H) и найти по графику максимальное значение магнитной проницаемости _max (что вы можете сказать о соответствующем значении H?).

8. Заполнить электронный бланк отчёта. В выводах указать результаты вашего эксперимента, с пояснением всех ваших символов. Обязательно приводить (в выводах) ошибки полученных значений и размерности величин. Дать анализ результатов: их физический смысл, согласуются ли они с теоретическими ожиданиями, если нет, то каковы возможные причины расхождения, анализ зависимостей и графиков.