Описание установки

Схема установки приведена на рис.8.2. Магнитное поле создается соленоидом , питаемым переменным током от источника питания ИП. Последовательно с соленоидом включен резистор, по напряжению на котором определяют ток в обмотке соленоида. В соленоид может вставляться держатель с индикаторной катушкой, имеющей цилиндрический канал для ферромагнитного образца. Катушка подключена к ячейке, осуществляющей интегрирование возникающей в катушке ЭДС электромагнитной индукции. Площадь сечения образцаменьше средней площади витков катушки, и часть магнитного потока, проходящего через катушку, не «захватывается» сечением образца. Для того чтобы возникающая в катушке ЭДС определялась магнитным потоком через сечение образца, производится вычитание «лишней» части магнитного потока с помощью имеющегося в установке компенсатора, состоящего из потенциометраи резистора(ручка компенсатора обозначена). Измерения выполняются с помощью двухканального осциллографа, имеющего калиброванные коэффициенты отклоненияв каналахи. Если ручка плавной регулировки коэффициента отклонения повернута по часовой стрелке до упора (до щелчка), то, прочитав значение(в вольтах на деление) на панели осциллографа, определяют напряжение по формуле:

,

где — размер изображения измеряемого сигнала в крупных делениях шкалы осциллографа. Значенияотсчитываются с точностью до 0,1 деления шкалы.

Рис.8.2. Схема установки

Элементы иразмещены в корпусе установки. Соленоидразмещен на крышке корпуса. Контакты элементов выведены на гнезда передней панели корпуса. Для удобства работы некоторые контакты дублированы. Сборка схемы осуществляется соединением контактов с помощью проводов. Общий провод осциллографа во всех случаях соединяется с гнездом «». Более детально работа с осциллографом описана в Приложении к работе (на лабораторном столе). Там же приведены параметры элементов установки. Для выполнения работы потребуются параметры:

и — сопротивление и емкость-ячейки;

—длина образцов, — диаметр образцов;

—площадь сечения образцов;

—средняя площадь витка катушки , определяемая согласно Приложению к работе;

—число витков катушки ;

—длина соленоида;

—число витков соленоида;

—эталонное сопротивление;

, где Гц — частота сетевого напряжения.

Для наблюдения петли гистерезиса следует на вход осциллографа подать напряжение, пропорциональное напряженностимагнитного поля, а на вход— пропорциональное магнитной индукции.

Согласно закону электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в образце создаст на зажимах катушкинапряжение

, (8.5)

пропорциональное . Для получения напряжения, пропорционального, зависимостьследует проинтегрировать по времени. Подадим напряжениена вход-ячейки (рис.8.3) и запишем следующие соотношения (— сила тока,— заряд конденсатора):

, ,,.

Рис.8.3. Схема RC-ячейки

При выполнении условия

(8.6)

напряжение на конденсаторе оказывается малым в сравнении с напряжениемна сопротивлении, тогдаили. Отсюда

, (8.7)

где  — постоянная времени -ячейки. Подставляяиз (8.5), найдем

.

Таким образом, магнитную индукцию в образце можно определить по напряжению на выходе -ячейки:

,. (8.8)

Для измерения параметров -ячейки будем изменятьпо гармоническому закону:

.

Тогда, согласно (8.7), получим

. (8.9)

Измерив амплитуду напряжения на конденсаторе, найдем

. (8.10)

При протекании по обмотке соленоида тока , напряженность магнитного поля

пропорциональна напряжению на эталонном сопротивлении:

,. (8.11)

Для экспериментального определения (при неизвестных параметрах соленоида) будем изменятьпо гармоническому закону, разместив в соленоиде катушку(без образца) и измерив амплитудунапряжения на катушке, а также амплитудунапряжения на эталонном сопротивлении. Очевидно,

;

. (8.12)

Поскольку , найдем

. (8.13)

Для практических измерений вместо амплитудных значений удобнее использовать размах соответствующих величин — разность их максимального и минимального значений, равную удвоенной амплитуде.