7.2 Опис лабораторної установки

При дослідженнях використовують зразки досліджуваних матеріалів у формі тороїда з рівномірно розподіленими намагнічуючою та вимірювальною обмотками.

Схема лабораторної установки наведена на рисунку 7.3.

Рисунок 7.3 – Електрична схема лабораторної установки для дослідження феромагнітних матеріалів

Динамічну криву намагнічування B_m(H_m) визначають методом амперметра та вольтметра. На обмотку намагнічування з кількістю витків W₁ подається синусоїдна напруга заданої частоти від звукового генератора ЗГ. Активний опір кола обмотки намагнічування малий порівняно з його індуктивним опором, тому магнітна індукція в зразку буде синусоїдною, а струм намагнічування – несинусоїдним.

Для визначення амплітуди напруженості магнітного поля H_m вимірюють амплітудним вольтметром V₁ максимальне значення U_1m напруги на резисторі R₁. Тоді

[А/м], (7.6)

де l_сер =  d_сер.

Індукцію в зразку визначають за синусоїдною ЕРС е₂, що індукується у вимірювальній котушці з кількістю витків W₂. Виміривши вольтметром V₂ діюче значення цієї ЕРС (напруги), обчислюють індукцію за формулою:

[Тл], (7.7)

де U₂ показ вольтметра V₂; S_зр – площа перерізу зразка.

Для одержання динамічної петлі гістерезису використовується осцилографічний метод. До входів X, Y осцилографа підводять дві напруги, пропорційні відповідно напруженості магнітного поля Н та магнітній індукції В в матеріалі.

На пластини горизонтального відхилення X з резистора R₁ подається напруга

(7.8)

де Н_t – миттєве значення напруженості магнітного поля. Таким чином, горизонтальне відхилення променя осцилографа пропорційне напруженості магнітного поля в зразку.

Для одержання напруги, пропорційної магнітній індукції В, на виході вимірювальної обмотки W₂ увімкнена інтегруюча ланка R₂С. У вимірювальній обмотці наводиться ЕРС

де Ф – магнітний потік у зразку.

Оскільки R₂ >> 1C, то

Напруга на конденсаторі

(7.9)

пропорційна миттєвому значенню магнітної індукції В в зразку. Ця напруга подається на пластини вхід вертикального відхилення променя осцилографа.

Таким чином, при одночасному прикладенні напруг u₁ та u_с до пластин осцилографа на екрані відображається петля магнітного гістерезису.

7.3 Послідовність виконання роботи

1 Ознайомитися з обладнанням лабораторної установки, вивчити інструкції з експлуатації приладів.

2 Скласти лабораторну установку за схемою, наведеною на рисунку 7.3, з заданим зразком феромагнітного матеріалу для дослідження.

3 Увімкнути та налагодити осцилограф.

4 Зняти динамічну криву намагнічування досліджуваного матеріалу при частоті 50 Гц. Для цього встановити на звуковому генераторі частоту 50 Гц та змінювати струм намагнічування І₁ від нуля до максимального значення, при якому досягається гранична петля гістерезису. Зняти покази вольтметрів V₁ та V₂. Результати вимірювань записати в таблицю 7.1.

5 Повторити вимірювання при частотах, заданих викладачем.

Таблиця 7.1 – Результати вимірювань та обчислень точок динамічної кривої намагнічування

№ з/п	f, Гц	R1, Ом	Вимірювання		Обчислення
			В	В	А/м	Тл
1	50

6 Зняти граничну динамічну петлю гістерезису при частоті 50 Гц, для чого:

• плавно підвищувати струм намагнічування до досягнення стану магнітного насичення зразка. Регуляторами коефіцієнтів підсилення каналів X, Y осцилографа досягти максимального розміру зображення петлі гістерезису на екрані;

• зарисувати петлю гістерезису та за її крайніми точками визначити масштаби по горизонтальній та вертикальній осях:

[А/ммм ], (7.10)

[Тл/мм ], (7.11)

де X, Y – відхилення променя осцилографа відповідно по горизонталі та вертикалі, мм.

7 Підтримуючи значення струму намагнічування постійним, виконати вимірювання згідно пункту 6 для частот, вказаних викладачем. Результати вимірювань за пунктами 6, 7 записати в таблицю 7.2.

8 Необхідні для розрахунків дані зразків магнітних матеріалів записати в таблицю 7.3.

Таблиця 7.2 – Результати вимірювань та обчислень точок граничної динамічної кривої намагнічування

№ з/п	f, Гц	R1, Ом	Вимірювання				Обчислення
			U1m, В	U2, В	X, мм	Y, мм	mX, А/мм	mY, Тл/мм	Sпет, мм2	Рпит, Вт/кг

Таблиця 7.3 – Дані зразків феромагнітних матеріалів

Матеріал	Dзовн, мм	Dвнутр, мм	W1, витків	W2, витків	, кг/м3