Описание установки и методика проведения работы

Электрическая схема установки по изучению свойств ферромагнетика приведена на рис.2. Установка состоит из испытуемого образца в виде тора с двумя обмотками и , интегрирующей цепочки , электронного осциллографа ЭО, амперметра А, вольтметра V, сопротивления и реостата R. Ферромагнитный образец представляет собою сердечник тороида. Для наблюдения на экране осциллографа петли гистерезиса на горизонтально отклоняющие пластины подается напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля и на вертикально отклоняющие пластины подается напряжение пропорциональное магнитной индукции.

Намагничивающая обмотка N₁ питается переменным током. Реостат R служит для регулировки тока, протекающего по намагничивающей обмотке N₁. Сила тока I , проходящего по намагничивающей катушке, измеряется амперметром А. Падение напряжения на сопротивлении подается на усилитель, выход которого подключается к пластинам осциллографа, отклоняющим электронный луч в горизонтальном направлении. Напряженность магнитного поля H определяется силою тока I, проходящего по намагничивающей катушке с числом витков N₁ :

, (5)

где l – длина тороида.

Рис.2.

Во вторичной обмотке с числом витков N₂ наводится эдс индукции :

(6)

где скорость изменения индукции В магнитного поля со временем t ,

S – площадь поперечного сечения тороида.

На выходе вторичной обмотки включается интегрирующая цепочка , у которой , вследствие чего ток , протекающий через емкость, определяется формулой

, (7)

Сопротивление выбирается достаточно большим, чтобы его включение в цепь обмотки не вызвало падения напряжения в ней. Напряжение U, измеряемое вольтметром V, с емкости С подается через усилитель на пластины осциллографа, отклоняющие электронный луч в вертикальном направлении.

Напряжение на конденсаторе U определяется следующим образом:

(8)

Индукция В магнитного поля рассчитывается по формуле:

(9)

Зная параметры установки, измеряя значения силы тока I на намагничивающей катушке N2 и напряжения U на конденсаторе С, можно рассчитать напряженность Н и индукцию В магнитного поля в исследуемом ферромагнитном образце.

Рис. 3.

Таким образом, на горизонтальные пластины осциллографа подается напряжение, пропорциональное Н, на вертикальные – пропорциональное В, в результате чего за один период изменения переменного тока электронный луч на экране отобразит кривую зависимости индукции В = В (Н ) – петлю гистерезиса. При различных значениях напряженности Н магнитного поля наблюдаются различные петли гистерезиса. Увеличивая от нуля силу тока I в намагничивающей обмотке N_1, получают семейство петель гистерезиса (см. рис. 3 ). Верхняя точка петли гистерезиса лежит на кривой намагничивания. Значит, для построения кривой намагничивания достаточно определить значения Н и В вершин петель гистерезиса от Н = 0 до насыщения намагничивания.