metod_uk_3sem / Магнетизм(31-37) PDF / Мет. 37

К клеммам сопротивления R1 подключить клеммы осциллографа «Зе м- ля» и «X», а к клеммам конденсатора C клеммы осциллографа «Земля»

и«Y».

2.После проверки цепи преподавателем включить осциллограф и ждать появления светлого пятна в центре экрана.

С помощью ручек «Ось X – влево, вправо» и «Ось Y – вверх, вниз» вывести электронный луч в центр координатной сетки.

Ручками «Яркость» и «Фокус» получить четкое изображение.

3.Включить в сеть понижающий трансформатор. Движок потенциометра перевести в крайнее правое положение, при этом с потенциометра сн и- мается максимальное напряжение.

С помощью ручек «Усиление по вертикали» – (Y) и «Усиление по горизонтали» – (X) добиться того, чтобы петля гистерезиса имела участок насыщения и занимала большую часть экрана.

В дальнейшем ручки «Усиление по вертикали» и «Усиление п о горизонтали » не трогать!

Уменьшая напряжение с помощью потенциометра R пронаблюдать за изменением петли гистерезиса и свести ее в точку.

4.Увеличивая ступенями подаваемое напряжение снять координаты ве р-

шин nX и nY для 8-10 петель гистерезиса. Полученные данные записать в таблицу 1. Закончив измерения выключить на время осциллограф и трансформатор.

5.Отключить осциллограф от точек «X», «Y», «Земля» электрической цепи. Теми же проводниками подключ ить делитель напряжения к трансформатору (рис.7) (точки А и В на схеме) и осциллограф к дел и- телю напряжения (точки «а» и «с»).

6.Включить осциллограф и трансформатор. Изменением сопротивления магазина получить отклонение электронного луча на 4 -5 делений по оси X от начала координат. Величину сопротивления RM записать в таблицу 2. Переключить точку «с» делителя на клемму «Y» осцилл о- графа и произвести измерение. Выключить осциллограф и трансформ а- тор, разобрать схему.

11

7. По соответствующим формулам вычислить k X и kY , u X и uY , B0 , B идля каждой точки кривой намагничения. Построить графики

B f (B0 ) и f (B0 ) .

ТАБЛИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

12

Контрольные вопросы

1.Как классифицируются магнетики?

2.Каковы основные свойства ферромагнетиков?

3.Как и отчего зависит вектор магнитной индукции в веществе до и п о- сле насыщения. Объяснить.

4.Что такое магнитная проницаемость и от чего она зависит.

5.Нарисуйте петлю гистерезиса ферромагнетика. Объясните механизм намагничивания ферромагнетика с помощью доменной структуры.

6.Объясните, что называется коэрцитивной силой.

7.Каким образом можно объяснить остаточную намагниче нность.

8.Объясните поведение кривой на

Индивидуальные задания

1.Железный сердечник находится в однородном магнитном поле напряжённостью Н = 1 кА/м. Определить индукцию В магнитного поля в сердечнике и магнитную проницаемость µ железа (Рис. 2).

Ответ: 1.29 Тл; 1,03·103.

2.На железное кольцо намотано в один слой N = 500 витков провода. Средний диаметр d кольца равен 25 см. Определить магнитную инду к- цию B в железе (рис.2) и магнитную проницаемость µ железа, если сила тока I в обмотке: 1) 0,5 А; 2) 2.5 А.

Ответ: 1) 1 Тл, 2,5·103; 2) 1,4 Тл, 700.

13

3.Замкнутый соленоид (тороид) со стальным сердечником (для опр еделения магнитной проницаемости воспользоваться графиком см. рис.2) имеет n = 10 витков на каждый сантиметр длины. По соленоиду течёт ток силой I = 2 А. Вычислить магнитный поток Ф в сердечнике, если его сечение S = 4 см2.

Ответ: 0,52 мВб.

Рис. 2

4.Определить магнитодвижущую силу Fm, необходимую для получения магнитного потока Ф = 0,3 мВб в железном сердечнике (для определ е- ния магнитной проницаемости воспользоваться графиком см. рис.2) замкнутого соленоида (тороида). Длина l средней линии сердечника равна 120 см, площадь сечения S = 2,5 см2.

Ответ: 840 А.

5.Соленоид намотан на чугунное кольцо (для определения магнитной проницаемости воспользоваться графиком см. рис.2.) сечением S = 5 см2. При силе тока I = 1 А магнитный поток Ф = 250 мкВб. Определить число n витков соленоида, приходящихся на отрезок длиной 1 см сре д- ней линии кольца.

14

Ответ: 15.

6.По круговому контуру радиусом r = 40 см, погруженного в жидкий кислород, течёт ток I = 1 А., Определите намагниченность в центре этого контура. Магнитная восприимчивость жидкого кислорода χ = 3,4·10-3.

Ответ: J = 4,25 мА/м.

7.По обмотке соленоида индуктивностью L = 3 мНг, находящегося в диамагнитной среде, течёт ток I = 0,4 А. Соленоид имеет длину l = 45 см, площадь поперечного сечения S = 10 см2 и число витков N = 1000. Определите внутри соленоида: 1) магнитную индукцию B; 2) намагниченность.

Ответ: B = 1,2 мТл, J = 66 А/м.

8.Напряженность однородного магнитного поля в платине равна 5 А/м. Определите магнитную индукцию поля, создаваемого молекулярными токами, если магнитная восприимчивость платины равна 3,6·10 -4.

Ответ: B'= 2,26 нТл.

9.Индукция магнитного тока в железном стержне B = 1,2 Тл. Определите для него намагниченность, если зависимость B(H) для данного сорта ферромагнетика представлена на рисунке 3.

15

Ответ: J = 954 кА/м.

10.Железный сердечник длиной l = 0,5 м малого сечения (d << l) содержит 400 витков. Определите магнитную проницаемость железа при силе тока I = 1 А. Используйте график из задачи 9.

Ответ: µ = 1,19·103.

11.По обмотке соленоида, в который вставлен железны й сердечник (график зависимости индукции магнитного поля от напряженности пре д- ставлен в задаче 9), течет ток I = 4 А. Соленоид имеет длину l = 1 м, площадь поперечного сечения S = 20 см2 и число витков N = 400. Определите энергию магнитного поля соленоида.

Ответ: W = 2,24 Дж.

12.Обмотка тороида с железным сердечником имеет N = 151 виток. Средний радиус r тороида составляет 3 см. Сила тока I через обмотку равна 1 А., Определите для этих условий: 1) индукцию магнитного поля внутри тороида; 2) намагниченность сер дечника; 3) магнитную проницаемость сердечника. Используйте график зависимости B и H, приведенный в задаче 9.

Ответ: 1) B =1,2 Тл; 2) J = 954 кА/м; 3) µ = 1,19·103.

13.По обмотке соленоида индуктивностью L = 3 мНг, находящегося в диамагнитной среде, течёт ток I = 0,4А., Соленоид имеет длину l = 45 см, площадь поперечного сечения S = 10 см 2 и число витков N = 1000. Определите внутри соленоида: 1) магнитную индукцию; 2) намагн и- ченность.

Ответ: B = 1,2 мТл, J = 66 А/м.

14.На железном сердечнике в виде тора со средн им диаметром d = 70 мм намотана обмотка с общим числом витков N = 600. В сердечнике сделана узкая поперечная прорезь шириной b = 1,5 мм (рисунок 3 к задаче 15). Магнитная проницаемость железа для данных условий µ = 500. Определите при силе тока через обмот ку I = 4 А: 1) напряженность H магнитного поля в железе; 2) напряженность H0 магнитного поля в прорези.

16

Ответ: 1) H = 2,48 кА/м; 2) H0 = 1,24 МА/м.

d

b

I

Рис. 4

Ответ: µ = 428.

15.На рисунке 5 качественно представлены гистерезисные петли для двух ферромагнетиков. Объясните, какой из приведенных ферромагнетиков применяется для изготовления сердечников трансформаторов , и какой

– для изготовления постоянных магнитов.

H H

Рис. 5

Библиографический список

Трофимова Т.И. Электромагнитная индукция // Т.И. Трофимова. Курс фи зики. Учеб.: М., 2000 гл. 15, § 122,126 С. 223,228.

17