Практическая часть

Метод измерения и схема установки. Получение петли гистерезиса и проведение необходимых измерений для определения B и H осуществляется в данной работе на электронном осциллографе. Схема установки приведена на рис. 4.

Переменное напряжение от звукового генератора (ГЗ) подключается к виткам N₁ намагничивающей обмотки тороида, укрепленного на панели. На панели размещены сопротивление r, включенное в цепь намагничивающей обмотки, а также сопротивление R и конденсатор C, находящиеся в цепи вторичной обмотки N₂.

Напряжение U_X  Ir подается на горизонтально отклоняющие пластины «Х» электронного осциллографа.

Напряженность магнитного поля в тороиде пропорциональна силе тока I – см. формулу (3), – следовательно, отклонение электронного луча по горизонтали (вдоль оси Х) пропорционально напряженности поля H:

U_X  . (6)

Индуцированная э. д. с. во вторичной обмотке N₂ периодически заряжает конденсатор C до напряжения U_Y, которое подается на вертикально отклоняющие пластины «Y» электронного осциллографа.

Отклонение луча по вертикали, пропорциональное U_Y, связано с величиной индукции B поля в сердечнике тороида. Действительно, э. д. с. индукции равна

E   N₂S, (7)

где S – площадь сечения тороида; N₂ – число витков вторичной обмотки тороида. Для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный индукции магнитного поля, используется интегрирующая цепочка RC, удовлетворяющая условию RC  T (T – период переменного тока).

При R  ток в цепи вторичной обмотки

I    n2s

Напряжение

U_C  U_Y, где U_Y  .

Из вышеприведенных соотношений следует, что

U_Y   .

Таким образом, на «Х»- пластины осциллографа подается напряжение, пропорциональное H, а на «Y»- пластины пропорциональное B. На экране осциллографа получается фигура, соответствующая петле гистерезиса B  B(H).

За один период изменения U_X и U_Y след электронного луча опишет всю фигуру петли гистерезиса, а за каждый последующий период ее повторит, поэтому на экране осциллографа видна неподвижная картина.

Величины H и B определяются из соотношений H  x и B  y, где x и y – координаты соответствующей точки петли, выраженные в миллиметрах, а  – цена деления шкалы осциллографа по горизонтали в амперах на миллиметр;  – цена деления шкалы осциллографа по вертикали в теслах на миллиметр. Величины ,  определены опытным путем и указаны на установках.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему установки (см. рис. 4).

2. Включить приборы и получить на экране осциллографа изображение петли гистерезиса.

Первоначальное положение ручек управления осциллографом и звуковым генератором для получения петли дается на установке.

Внимание. После настройки установки и получения на экране осциллографа изображения петли гистерезиса нельзя изменять положения ручек настройки осциллографа и звукового генератора.

3. После получения на экране осциллографа петли y  y(x) (размеры петли указаны на установке) провести измерения координат семи точек петли для участка АСDE (см. рис. 2). Если отсутствует прозрачная миллиметровая сетка, то к экрану осциллографа можно приложить кальку или бумажный лист и скопировать изображение петли гистерезиса. Затем, воспользовавшись линейкой или миллиметровой бумагой, надо измерить координаты точек. Результаты измерений занести в табл. 1. После расчета H и B построить график. На графике участок EDA строится симметрично участку ACDE (см. рис. 2). Можно и сразу заготовить таблицу для снятия большего количества точек, например, 15-ти точек.

Таблица 1

№ п/п	х, мм	у, мм	Н, А/м	В, Тл
1
2
3
4
5
6
7

4. Для получения кривой намагничивания необходимо измерить координаты вершин петли y  y(x) при уменьшенных напряжениях, подаваемых от звукового генератора. Остальные параметры выбранного режима работы осциллографа и генератора изменять нельзя.

Следует измерить координаты вершин семи петель различных размеров, постепенно сводя петлю в точку, уменьшая выходное напряжение звукового генератора.

5. По данным измерений, сведенных в табл. 2, построить кривую намагничивания. Графики рекомендуется строить на миллиметровой бумаге.

Таблица 2

№ п/п	х, мм	у, мм	Н, А/м	В, Тл
1
2
3
4
5
6
7