4. Описание экспериментальной установки.

В работах в качестве источника питания токовой системы – источника магнитного поля – используется генератор сигналов функциональный ГСФ-2.

Основные технические характеристики генератора таковы:

Диапазон частот 0,1 Гц-100 кГц;

Выходные сигналы гармонический, пилообразный, прямоугольный;

Выходное напряжение 0-10 В;

Выходной ток 0-1 А.

Рисунок 18.1 – Разрез соленоида с датчиками

При измерениях используется устройство, называемое соленоидом с неподвижными индукционными датчиками (рисунок 18.1). Соленоид содержит основную обмотку для создания магнитного поля и три одинаковые обмотки датчиков. Количество витков основной обмотки N=16852, длина обмотки l=160,00,5 мм, внутренний диаметр 13,00,5 мм, внешний – 190,5 мм. С достаточной для дальнейших целей точностью обмотку можно считать тонкой со средней площадью витка 2,000,20 см², а поле внутри соленоида – однородным. Датчики длиной 30,00,5 мм имеют по N₀=10002 витков со средним диаметром 11,500,20 мм (площадь витка S₀=1,000,17 см²). Внутрь катушки соленоида помещаются образцы ферромагнетика.

Схема опыта приведена на рисунке 18.2. Здесь L₁ – контур, создающий магнитное поле, R₀ – датчик тока, L₂ – индукционный датчик магнитного поля Д1. Сигналы поступают на два входа осциллографа X и Y.

Измерения проводят на частоте 100-500 Гц при пилообразном или синусоидальном токе в контуре L₁ с размахом 0,1-0,6 А. Для получения заданной формы тока генератор ГСФ-2 работает в режиме генератора тока.

Соленоид L₁ создает магнитное поле напряженностью

Н = NI/l. (18.1)

В датчике Д1 возникает ЭДС электромагнитной индукции:

ε = –(dФ/dt)N₀, (18.2)

Рисунок 18.2 – Схема наблюдения петли гистерезиса ферромагнетика

которая после интегрирующей цепочки с постоянной времени τ=RC=30 мс преобразуется в напряжение

U_B=N₀S₀B/τ, (18.3)

где В=μ₀Н – магнитная индукция внутри датчика, Ф=μ₀НS₀ – магнитный поток.

При размещении в соленоиде длинного (l/d>) образца сечениемS магнитная индукция в образце В=μ₀(Н+J), т.к. =1+, H=J при этом магнитный поток изменится на величину

ΔФ = μ₀JS. (18.4)

Напряжение U_Н с датчика тока R₀ пропорционально напряженности магнитного поля

U_Н=R₀I=R₀Hl/N. (18.5)

Напряжение U_B с индукционного датчика пропорционально магнитной индукции, причем:

U_B0=N₀S₀B₀/τ – без образца;

U_B=N₀SB/τ – с образцом. (18.6)

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Ознакомиться с осциллографическим методом измерений.

5.2. Измерить размеры образцов l₀, d. Рассчитать их площадь поперечного сечения. Результаты измерений внести в таблицу 18.1.

5.3. Собрать схему, представленную на рисунке 18.2. В качестве L1 используется соленоид модуля М03 с неподвижными индукционными датчиками. Выходы U_Н и U_В схемы измерений соединить с входами Y1 и Y2 электронного осциллографа. Генератор ГСФ-2 работает в режиме генератора пилообразных импульсов тока при частоте 100-500 Гц. Записать установленные значения R₀,  в таблицу 18.1.

5.4. Включить осциллограф и генератор. Получить полную петлю гистерезиса на экране осциллографа для первого (ферритового или стального) образца.

5.5. Измерить характерные параметры петель: коэрцитивную силу Н_с, остаточную индукцию В_ост, индукцию насыщения В_s по значениям напряжений с экрана осциллографа. Результаты измерений внести в таблицу 18.1.

Таблица 18.1 – Экспериментальные данные

Измеряемая величина	Ферритовый стержень		Стальной стержень
l,мм
S, см2
ΔUНc, мВ
ΔUНs, мВ
ΔUBr, мВ
ΔUBs, мВ
Hc, А/м
НS, А/м
Вост, Тл
ВS, Тл
R0= …….. Ом		ν = ……... Гц

5.6. Выполнить пп. 5.4-5.5 для второго образца.

5.7. Используя частичные петли гистерезиса, провести измерения кривой намагничивания В(Н) для стального образца. Результаты измерений внести в таблицу 18.2.

5.8. Выключить приборы.

5.9. Построить график кривой намагничивания стали B=f(H).

5.10. Рассчитать значения магнитной проницаемости.

Таблица 18.2 – Экспериментальные данные

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
UHs,мВ
UBs,мВ
Н,А/м
В, Тл
μ