Порядок выполнения работы

Для нахождения зависимости магнитной индукции В внутри ферромагнетика от напряженности магнитного поля Н с помощью электронного осциллографа достаточно подать на одну пару его отклоняющих пластин напряжение, пропорциональное Н, а на другую – пропорциональное В. Это можно осуществить, используя ферромагнитный сердечник с двумя обмотками: первичной (намагничивающей) и вторичной (измерительной) (рис. 7).

Получить напряжение, пропорциональное напряжению, легко. Для этого в цепь первичной обмотки следует включить резистор и с него подать напряжение на вход Х. Получить подобным образом напряжение, пропорциональное В, невозможно, так как ЭДС во вторичной обмотке пропорциональна не самой индукции В, а ее производной по времени Поэтому, прежде чем подать напряжение со вторичной обмотки на вход Y, его нужно проинтегрировать с помощью так называемой цепочки RC при правильном подборе ее параметров.

Отклонение луча осциллографа по оси Х будет, таким образом, пропорционально Н, а по оси Y – пропорционально В, и, следовательно, на экране получится график искомой зависимости В от Н при периодическом изменении Н (первичная обмотка питается переменным током), то есть петля гистерезиса, характеризующая исследуемый ферромагнетик.

В работе используется, схема которой приведена на рис. 7. На этом рисунке АТ – автотрансформатор, Тр - понижающий трансформатор, Л – сердечник линейного трансформатора из ферромагнетика с двумя обмотками: намагничивающей N₁ и измерительной N₂ , реостат R₁ , mA – миллиамперметр, R₂ – магазин сопротивлений, С – конденсатор, mV – ламповый милливольтметр, ЭО – электронный осциллограф.

Изменяя величину напряжения на автотрансформаторе (АТ), наблюдать соответствующее изменение формы петли гистерезиса.

Установить на экране осциллографа петлю гистерезиса, зарисовать ее. Записать параметры элементов схемы, данные в приложении. Измерить и записать величины отрезков ОА, ОВ, ОД наблюдаемой петли (рис. 8а).

Отрезок ОА несет информацию о коэрцитивной силе Н_к образца:

(13)

где n₁ – число витков на единицу длины обмотки N₁ ; I₁ и U₁ – соответственно ток в обмотке N₁ и напряжение, действующее на резисторе R₁, когда магнитная индукция образца обращается в нуль (точка А на петле гистерезиса), С_х – чувствительность осциллографа по каналу Х.

Отрезок ОС несет информацию об остаточной индукции В_ост образца:

(14)

Отрезок ОД несет информацию об индукции насыщения В_нас образца:

(15)

Отрезок ОВ несет информацию о величине магнитного поля, в котором измерена индукция насыщения:

(16)

Вычислите величины Н_к, B_ост , В_нас, Н_нас и коэффициента прямоугольности петли гистерезиса исследуемого образца В_ост/В_нас.

Размагнитьте образец, то есть уменьшите напряжение на автотрансформаторе (АТ) до нуля. При этом петля гистерезиса на экране осциллографа превращается почти в точку, соответствующую Н = 0 и В = 0.

Далее следует увеличивать напряжение на автотрансформаторе небольшими ступенями, и для каждой из них регистрировать напряжение на канале Х осциллографа - U_x и напряжение U_y на канале Y осциллографа. Теперь эти напряжения соответствуют не предельной петле гистерезиса (как в предыдущем упражнении), а частным петлям гистерезиса. Они несут информацию о точках на кривой намагничивания образца В(Н). Результаты измерений оформить в виде таблицы.

После окончания измерений образец размагнитить, то есть уменьшить переменный ток через обмотку N₁ до минимального. Вычислите величины Н и В для каждой точки, а также относительную магнитную проницаемость

и построить график В(Н) и μ(Н).