Визначення статичних характеристик

Найпоширенішим методом досліджень магнітом’яких матеріалів в постійних магнітних полях є індукційно-балістичний метод, з допомогою якого можна проводити вимірювання на зразках замкненої (тороїд, квадрат) і розімкненої форм у розімкнених, а також штучно створених за допомогою пермеаметрів замкнених магнітних колах.

Рисунок 5.19 - Принципіальна схема дослідження магнітних характеристик індукційно-балістичним методом.

Принципова схема дослідження магнітних характеристик індукційно-балістичним методом показана на рис. 5.19. Дослідження проводять зазвичай в такій послідовності.

1. Калібрування балістичного гальванометра. При визначенні ціни поділки гальванометра по потокозчепленню перемикач П1 ставлять в положення 1. При замкнених ключах Р1 і Р2 по амперметру А1 встановлюють таке значення струму, при зміні напрямку якого показчик гальванометра (при заданому опорі R балістичного кола) відхилиться приблизно на 100 поділок. Після встановлення струму І перемикач П3 ставлять в положення В і розмикають ключ Р1. З допомогою перемикача П2 змінюють напрямок струму в котушці взаємоіндуктивності на протилежний. Ціна поділки балістичного гальванометра по потокозчепленню визначиться як:

, (5.27)

де М – коефіцієнт взаємної індуктивності; І – струм за показом амперметра А1; α_тВ – балістичне відхилення показчика гальванометра.

Аналогічно визначається ціна поділки гальванометра по напруженості поля (перемикач П3 в положенні Н). Тоді

. (5.28)

2. Підготовка досліджуваного зразка. Оскільки перед дослідженням магнітний стан зразка є невідомим, то треба його розмагнітити. Для цього перемикач П1 ставлять в положення 2 і при замкнених ключах Р1 і Р2 встановлюють з допомогою амперметра А1 такий намагнічуючий струм, щоб утворити поле напруженість якого більш ніж вдесятеро перевищувала значення напруженості поля при експерименті. Поступово зменшуючи реостатом R1 значення струму до мінімально можливого, пермикачем П2 періодично змінюють напрямок перемагнічуючого струму.

3. Визначення точок основної кривої індукції. Встановивши струм І₁, що відповідає найменшій напруженості поля Н₁, проводять магнітну підготовку зразка (стабілізують гістерезисний цикл). Для цього при замкнених ключах Р1 і Р2 з допомогою перемикача П2 багаторазово (10 разів) змінюють напрямок намагнічуючого струму. Після цього, встановивши магазином опорів МО досить великий опір в колі БГ, розмикають ключ Р1 і знову змінюють напрямок намагнічуючого струму. Індукцію визначають як

, (5.29)

де – відхилення показчика гальванометра. Виносячи вимірювальну котушку w_Н за межі поля і спостерігаючи балістичне відхилення гальванометра , визначають напруженість поля

. (5.30)

Рисунок 5.20 - До визначення основної кривої намагнічування феромагнітного матеріалу.

При дослідженні тороїдних зразків значення напруженості поля Н₁ можна знайти за формулою

, (5.31)

де l – довжина середньої лінії тороїда.

В такому самому порядку визначають інші точки, проте не слід часто змінювати опір R, встановлювати його треба таким, як при калібрування БГ. По знайдених точках будують графік (рис. 5.20).

4. Визначення кривої гістерезисного циклу починають зазвичай з точки, що відповідає найбільшій напруженості поля +Н_т (рис. 5.21); встановлюють струм І_т, при якому напруженість поля буде +Н_т, роблять магнітну підготовку зразка, вимірюють В_т, як і при визначенні основної кривої намагнічування. Потім замикають ключ Р1 і розмикають Р2, не змінюючи R1 збільшують опір R2 (до розмикання Р2 опір R2 повинен бути мінімальним). Струм I₂ встановлюють таким, щоб забезпечити напруженість Н₂.

Далі потрібно “обійти” увесь цикл і повернутись в точку А_т. Для цього перемикачем П2 змінюють напрямок намагнічуючого струму, після чого замикають ключ Р2 і намагнічуючий струм при цьому збільшується до –І_т. Знову з допомогою П2 змінюють напрямок струму, тепер до + І_т. Якщо після цього розімкнути ключ Р2, то напруженість поля зміниться від Н_т до Н₂, тобто на величину ∆Н₂=Н_т – Н₂. Покази БГ будуть при цьому пропорційні ∆В₂=В_т – В₂ (див. рис. 5.21):

Рисунок 5.21 - Визначення гістерезисного циклу феромагнітного матеріалу.

, (5.32)

де – відхилення показчика БГ при зміні напруженості поля на ∆Н₂. Так визначають і інші точки на спадній вітці гістерезисного циклу до точки В_r, яка визначається при вимиканні струму.

Для визначення точок гістерезисного циклу, що відповідають від’ємним значенням напруженості поля, з допомогою R2 встановлюють деяке значення струму, наприклад І₃, що відповідає напруженості поля +Н₃; “обходять” цикл і повертаються в точку А_т. Розімкнувши Р1, проводять дві операції: розмикають Р2, а перемикачем П2 змінюють напрямок струму до –І₃. Тоді

. (5.33)

Так можна визначити всі точки циклу до –А_т. Нижню частину вітки будують симетрично до верхньої. При визначенні петлі гістерезису амперметр А1 використовується лише для встановлення і контролю максимального струму, а вимірювання намагнічуючого струму здійснюються амперметром А2.