6. Измерения

Э кспериментальная установка состоит из кассеты и электронного осциллографа С1-117/1 (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Схема установки

На образец ферромагнетика в виде кольца намотаны две обмотки, которые образуют трансформатор. В качестве ферромагнетика используется кольцо из феррита. Феррит – керамический сплав окислов металлов. Один из металлов железо. Другими элементами в составе феррита могут быть никель, марганец и др. металлы.

Питание первичной обмотки трансформатора осуществляется переменным напряжением 50 Гц от сетевого трансформатора. Силу тока в первичной цепи можно изменять с помощью ручки «Ток» расположенной на передней панели кассеты.

Необходимые для этого расчетов значения:

С = 0.47 мкФ, R₁ = 28 Ом, R₂ = 270 кОм. Размеры кольца: внешний диаметр – 8 мм, внутренний диаметр – 3.7 мм, высота – 3.9 мм. Число витков: N₁ = 30, N₂ = 170.

Методика выполнения работы. Порядок подготовки экспериментальной установки к работе следующий.

1. Соберите схему установки (Рис. 10.6), соблюдая подключение «земляных» концов кабелей.

2. Подготовьте осциллограф к работе, установив режим наблюдения фигур Лиссажу.

3. Включите питание лабораторного стенда и приборов. После появления изображения петли гистерезиса выведите ручку «Ток» на минимальное значение и установите светящуюся точку на экране осциллографа в центре экрана.

Задание 1

СНЯТИЕ КРИВОЙ НАМАГНИЧЕНИЯ

1. Ручкой «Ток» и ручкой усиления по оси Υ осциллографа, установите максимальную петлю гистерезиса, соответствующую магнитному насыщению образца. При этом размеры петли на экране должны в наибольшей мере использовать площадь экрана осциллографа.

2. Получив на экране осциллографа максимальную петлю гистерезиса, запишите координаты x и у вершины петли. Обязательно запишите множители b₁ и b₂ с тем, чтобы определить величину напряжения в данной точке из выражения 10.15 и 10.24.

3. Измените (уменьшите) с помощью ручки «Ток» петлю на экране и вновь запишите в таблицу координаты ее вершины.

4. Повторите измерения по п. 3 еще пять раз. В итоге вы получите семь петель гистерезиса. В случае необходимости (если размер петли мал) можно изменить коэффициент отклонения луча по вертикали. Учтите, что при этом принимает новое значение.

5. По формулам (10.16) и (10.25) найдите напряженность Η и индукцию В магнитного поля для вершин всех наблюдаемых петель гистерезиса и занесите полученные результаты в таблицу.

6. Рассчитайте погрешность определения Η и В и также занесите полученные значения в таблицу.

Величины α и β, необходимые для расчета Η и В, определяются по формулам (10.17) и (10.26). Необходимые для этого расчета значения величин a, r₁, r₂, N₁, N₂ для каждого образца приведены выше.

Таблица

№	x, дел	Ux, B	H, А/м	у, дел	Uy, B	B, Тл

Задание 2 ·

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ И ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ

1. Убедитесь, что при минимальном положении ручки «Ток» светящаяся точка находится в центре экрана осциллографа.

2. Получите на экране максимальную петлю гистерезиса. По максимальной петле гистерезиса найдите координату х_с, соответствующую коэрцитивной силе Н_с и координату у_ост, соответствующую В_ост (точки пересечения с осями С, D, см. рис. 10.3).

3. По формулам (10.16) и (10.25) определите Н_с и В_ост.

4. По полученному значению Н_с установите группу ферромагнетика (мягкий или жесткий).

Задание 3

ОЦЕНКА РАБОТЫ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ А_п ЗА ОДИН ЦИКЛ

1. Воспользуйтесь полученной в предыдущем задании максимальной петлей гистерезиса. К ранее измеренным значениям х и y в точках C, D, добавите значения координат в точках C´, D´, А, А´, а также измерьте еще хотя бы по одной точке на петле гистерезиса в каждой четверти координатных осей, так чтобы по полученным 10 точкам можно было построить петлю гистерезиса. Обратите внимание, что при правильном положении петли относительно осей координаты на экране осциллографа А´ = – А и т.д.

2. Нарисуйте петлю гистерезиса в координатах на милиметровой или клетчатой бумаге и измерьте ее площадь S_n по клеточкам.

3. По формуле (10.30) определите работу перемагничивания за один цикл.

Отчет о работе должен содержать: график кривой намагничевания, таблицу результатов, экспериментальные значения В_ос, Н_с, график с петлей гистерезиса, результаты расчета работы перемагничения, краткие выводы.

Контрольные вопросы

1. Что означает насыщение ферромагнетика?

2. Каковы основные свойства ферромагнетиков?

3. Как ведут себя домены при увеличении напряженности внешнего магнитного поля?

4. Как ведет себя контур с током в магнитном поле?

5. Что такое диамагнетики и парамагнетики?

Литература

1. Савельев И. В. Kypc общей физики: В 3-х т.— М.: Наука, -1988.. -Т.2, §55 - §59.

2. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высш. школа, 1983.- 463 с. §40 - §42.