Лабы / ЭТМ Лабораторная работа 1
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа энергетики
Отделение электроэнергетики и электротехники
Изучение основных магнитных характеристик ферро- и ферримагнитных материалов
Отчет по лабораторной работе №1
Выполнил: студент группы 5А6Б ___________ Кошкин Д.Р.
(подпись)
___________________
(дата)
Проверил: преподаватель ___________ Шуликин С. Н.
(подпись)
___________________
(дата)
Томск 2018
Введение:
Относительная магнитная проницаемость вещества (µ) - это безразмерная, скалярная величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в веществе изменяется по сравнению с магнитной индукцией поля в вакууме.
Ферромагнитные домены - макроскопические области ферромагнетика с различными ориентациями спонтанной однородной намагниченности в одном из возможных направлений, соответствующих минимуму энергии магнитной анизотропии одного или нескольких типов (естественной кристаллографической, наведённой, анизотропии формы, магнитоупругой, поверхностной), а в общем случае и энергии намагниченности во внеш. магнитном, магнитостати-ческом и упругом полях.
Намагничивание ферромагнетиков - если размагниченный ферромагнетик поместить во внешнее магнитное поле, то происходит перераспределение магнитных моментов доменов в направлении приложенного поля. Образуется новая доменная структура, которая соответствует минимальному значению полной свободной энергии ферромагнетика при данном внешнем поле.
Коэрцитивная сила () — одна из характеристик явления гистерезиса в ферромагнитных материалах, показывающая в какой степени затруднены в них процессы намагничивания (перемагничивания). Коэрцитивной силой называют напряженность размагничивающего поля, в котором ферромагнитный образец, первоначально намагниченный до насыщения, размагничивается.
По величине коэрцитивной силы магнитные материалы разделяются на магнитомягкие (малое ) и магнитотвердые (большое ).
Цель работы: Экспериментальная оценка влияния напряженности и частоты магнитного поля на индукцию и относительную магнитную проницаемость ферро- и ферримагнитных материалов.
Задание
-
Ознакомиться с физической природой намагничивания материалов.
-
Изучить схему экспериментальной установки и порядок выполнения работы.
-
При фиксированной частоте f1, путём ступенчатого изменения тока J первичной обмотки тороида W1, получить семейство петель гистерезиса.
-
Рассчитать величину индукции Bi, напряженность магнитного поля Hi, магнитную проницаемость µ.
Результаты расчётов занести в табл.
-
Построить графические зависимости B=f(H), µ= f(H).
-
Объяснить полученные зависимости.
Электрическая схема установки
На выше приведенной схеме:
ГЗ – генератор звуковой частоты, с плавным ее изменением в диапазоне от 20 Гц до 200 кГц.
РВН – регулировка входного напряжения генератора
Т – тороид, изготовленный из исследуемого магнитного материала
W1 – число витков первичной обмотки тороида
W2 – число витков вторичной обмотки тороида
mA – миллиамперметр в цепи первичной обмотки тороида
ЭО – электронный осциллограф
ЛВ – ламповый вольтметр
Параметры схемы
Магнитный материал тороида – феррит, число витков первичной обмотки тороида W1 = 100, число витков вторичной обмотки тороида W2 = 100, ёмкость С=3,3мкФ, R2=560 Ом, R1=20 Ом, lср = 55 мм
Площадь тороида: S = 63
Таблица данных с рассчитанными значениями B, H, µ
Таблица 1
I, мА |
U, В |
I,A |
B |
H |
µ |
0,89 |
0,037 |
0,00089 |
0,0109 |
1,618 |
5340,061 |
1,46 |
0,063 |
0,00146 |
0,0189 |
2,655 |
5542,71 |
2,03 |
0,09 |
0,00203 |
0,026 |
3,691 |
5694,832 |
2,58 |
0,117 |
0,00258 |
0,034 |
4,691 |
5825,063 |
3,13 |
0,144 |
0,00313 |
0,042 |
5,691 |
5909,526 |
3,65 |
0,17 |
0,00365 |
0,05 |
6,636 |
5982,608 |
4,17 |
0,196 |
0,00417 |
0,057 |
7,582 |
6037,463 |
4,67 |
0,22 |
0,00467 |
0,065 |
8,491 |
6051,183 |
5,16 |
0,243 |
0,00516 |
0,071 |
9,382 |
6049,104 |
5,64 |
0,266 |
0,00564 |
0,078 |
10,255 |
6058,108 |
6,1 |
0,288 |
0,0061 |
0,085 |
11,091 |
6064,53 |
6,56 |
0,308 |
0,00656 |
0,09 |
11,927 |
6030,889 |
7 |
0,327 |
0,007 |
0,096 |
12,727 |
6000,455 |
7,83 |
0,359 |
0,00783 |
0,105 |
14,236 |
5889,347 |
8,61 |
0,384 |
0,00861 |
0,113 |
15,655 |
5728,785 |
8,98 |
0,394 |
0,00898 |
0,116 |
16,327 |
5635,784 |
9,35 |
0,402 |
0,00935 |
0,118 |
17 |
5522,668 |
9,7 |
0,409 |
0,0097 |
0,12 |
17,636 |
5416,092 |
10,04 |
0,415 |
0,01004 |
0,122 |
18,255 |
5309,442 |
10,38 |
0,42 |
0,01038 |
0,123 |
18,873 |
5197,403 |
10,71 |
0,424 |
0,01071 |
0,124 |
19,473 |
5085,233 |
11,03 |
0,428 |
0,01103 |
0,125 |
20,055 |
4984,283 |
11,35 |
0,432 |
0,01135 |
0,127 |
20,636 |
4889,026 |
11,66 |
0,435 |
0,01166 |
0,128 |
21,2 |
4792,092 |
11,97 |
0,438 |
0,01197 |
0,129 |
21,76 |
4700,179 |
12,28 |
0,441 |
0,01228 |
0,13 |
22,327 |
4612,907 |
12,58 |
0,447 |
0,01258 |
0,131 |
22,872 |
4564,165 |
13,17 |
0,449 |
0,01317 |
0,132 |
23,945 |
4379,203 |
13,75 |
0,452 |
0,01375 |
0,133 |
25 |
4222,505 |
14,32 |
0,456 |
0,01432 |
0,134 |
26,036 |
4090,311 |
14,87 |
0,459 |
0,01487 |
0,135 |
27,036 |
3964,936 |
15,41 |
0,462 |
0,01541 |
0,136 |
28,018 |
3851,003 |
15,69 |
0,464 |
0,01569 |
0,137 |
28,52 |
3798,652 |
17 |
0,47 |
0,017 |
0,138 |
30,909 |
3551,268 |
17,26 |
0,472 |
0,01726 |
0,138 |
31,381 |
3512,656 |
17,78 |
0,474 |
0,01778 |
0,139 |
32,327 |
3424,373 |
18,28 |
0,476 |
0,01828 |
0,14 |
33,236 |
3344,762 |
18,77 |
0,478 |
0,01877 |
0,14 |
34,127 |
3271,132 |
19,5 |
0,481 |
0,0195 |
0,141 |
35,454 |
3168,436 |
19,98 |
0,483 |
0,01998 |
0,142 |
36,327 |
3105,175 |
21,9 |
0,486 |
0,0219 |
0,143 |
39,818 |
2850,537 |
24,2 |
0,493 |
0,0242 |
0,145 |
44 |
2616,773 |
26,6 |
0,499 |
0,0266 |
0,147 |
48,363 |
2409,647 |
29,1 |
0,504 |
0,0291 |
0,148 |
52,909 |
2224,703 |
31,9 |
0,509 |
0,0319 |
0,149 |
58 |
2049,564 |
34,7 |
0,514 |
0,0347 |
0,151 |
63,091 |
1902,69 |
38,8 |
0,52 |
0,0388 |
0,153 |
70,545 |
1721,496 |
41,8 |
0,524 |
0,0418 |
0,154 |
76 |
1610,236 |
45,6 |
0,529 |
0,0456 |
0,155 |
82,909 |
1490,134 |
49,5 |
0,533 |
0,0495 |
0,156 |
90 |
1383,109 |
54,2 |
0,538 |
0,0542 |
0,158 |
98,545 |
1275,021 |
Пример расчёта для таблицы 1
Рассчитаем индукцию, напряженность магнитного поля и относительную магнитную проницаемость для опыта:
График зависимостей для таблицы 1
Вывод:
В ходе лабораторной работы мы получили графики приближённые к идеальным. На график B=𝒇 (H), не наблюдается вогнутого участка при возрастании функции, после которого функция приобретает выпуклую форму. График µ=𝒇 (H) получился максимально приближённым к идеальному, функция сперва плавно возрастает, имеет свой выраженный пик, а затем плавно убывает.