3. Описание установки и методика эксперимента

3.1. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 5.

3.2. Исследуемым веществом является железо, из которого изготовлен тороид Т. Первичная обмотка тороида Т питается через сопротивление переменным током .

Величина напряженности магнитного поля внутри полого тороида равна:

,

где – число витков на 1 см (в первичной обмотке).

Тогда напряжение на горизонтально отклоняющихся пластинах пропорционально напряженности магнитного поля Н

_. (1)

Во вторичной обмотке тороида Т источником тока является э.д.с. индукции , которая равна:

,

где – поток вектора магнитной индукции через поверхность, охватываемую всеми витками вторичной катушки. Если – площадь, охватываемая одним витком, а – число витков, тогда

, а . (2)

По закону Кирхгофа (для замкнутого контура вторичной цепи)

, (3)

где

. (4)

Здесь – напряжение на конденсаторе, – емкость, – заряд конденсатора, так как , то в формуле (3) первым членов справа можно пренебречь: , учитывая (2) имеем

Рис.3. Основная кривая намагничения и семейство петель гистерзиса.

Рис.4. Зависимость магнитной проницаемости от напряженности поля.

Подставляя значение в выражение (4) получим напряжение, подаваемое на вертикально отклоняющие пластины осциллографа

, (5)

т.е. пропорционально .

В результате на одни пластины подается напряжение пропорциональное , а на другие – пропорциональное : на экране получается петля гистерезиса .

За один период синусоидального изменения тока след электронного луча на экране опишет полную петлю гистерезиса, а за каждый последующий период – в точности ее повторит.

Поэтому на экране будет видна неподвижная петля гистерезиса. Увеличение напряжения с помощью ЛАТРА, приводит к увеличению амплитуды колебаний , на экране будут получаться последовательный ряд различных по своей площади петель гистерезиса. Для построения основной кривой намагничения необходимо снять с осциллографа координаты и вершин петель гистерезиса. Для построения кривой намагничения вычисляют значения и из формулы (1) и (5) переписанных в виде:

.

Величины и можно определить, зная коэффициенты отклонения осциллографа и в направлении осей «х» и «у» при данном усилении. Тогда

,

где и – координаты вершин петель гистерезиса.

Подставляя последнее выражение в формулу и , получим:

, (6)

, (7)

где ; .

3.3. Величина энергии, приходящейся на перемагничение единицы объема образца пропорциональна площади петли гистерезиса и численно равна за один цикл:

Если частота переменного тока , то количество теплоты, выделяемое за одну секунду равно:

(8)

Если петля гистерезиса ограничивает клеток масштаба, то можно переписать

(9)

=1050 витков; = 35 витков; = 17 х 17 мм². С=200 мкф; =4 см – длина обмотки.