Завдання 2 Одержання петлі гістерезису і визначення втрат на перемагнічування

При перемагніченій зразка частина енергії магнітного поля затрачається на переорієнтацію доменів.

Величина цієї енергії, яка припадає на одиницю об'єму зразка, пропорційна площі петлі і чисельно рівна

(14)

Ця частина енергії переходить в тепло.

Величина W - це енергія, яка виділяється y вигляді тепла в одиниці об'єму тороїда за один цикл перемагнічування.

Якщо частота змінного струму ν, то кількість тепла, яка виділяється за 1 секунду буде мати вираз:

Площу петлі гістерезису можна знайти наступним чином.

Ціна однієї поділки в напрямі осі В₀, як випливає із виразу (10), дорівнює К_х, а в напрямі осі В - К_у. Тоді площа однієї клітини буде К_х К_у. Якщо петля має N клітин, то її площа буде: S₂=Nk_xk_y

Кількість теплоти, що виділяється в одиниці об'єму тороїду за 1 секунду, дорівнює:

(15)

Хід роботи

1. Скласти схему (мал.2).

1. Вмикають осцилограф і виводять електронний промінь на центр координатної сітки.

2. Вмикають схему в мережу.

3. Одержують петлю гістерезису, яка має ділянку насичення і займає більшу частину екрану.

4. Знімають 10-12 різних точок петлі в поділках координатної сітки екрану осцилографа.

5. Малюють петлю на міліметровому папері, вибираючи по осям Х та Y такий же масштаб як і на координатній сітці.

6. Підрахувати число міліметрових клітинок, охоплюваних верхньою половиною петлі. Обчислюють N = 2n.

7. Обчислюють значення К_х і К_у по формулах (12), (13).

8. По формулі (15) обчислюють теплові витрати на перемагнічування.

Контрольні питання

1. Що називається магнітною проникністю речовини?

1. Класифікація магнетиків.

2. Чому значення для феромагнетиків велике?

3. В чому полягає явище гістерезису?

4. Яким чином можна пояснити залишкову намагніченість?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 11

ТЕМА: Складання генератора незатухаючих коливань і перевірка формули Томсона

Мета роботи: навчитися збирати найпростіший генератор незатухаючих коливань. вивчити із методів вимірювання частоти генератора. експериментально перевірити формулу Томсона.

Прилади та матеріали: 1) джерело струму ~ 6,3В, 250 В; 2) лампа 6П3С на панелі; 3) випрямляч В - 24~30В; 4) котушка контурна; 5) котушка зворотного зв’язку; 6) набір конденсаторів відомої ємності; 7) осцилограф СІ-83; 8) з’єднувальні проводи.

Т еоретичні відомості:

Електричні коливання в будь-якому коливальному контурі поступово затухають внаслідок втрати енергії на нагрівання проводів контуру, випромінювання. поляризацію діелектрика та ін.. Щоб дістати незатухаючі коливання треба зовні підводити в коливальний контур енергію, яка компенсує втрати на теплоту та випромінювання електромагнітних хвиль. При цьому виникають вимушені електромагнітні коливання. Для їх реалізації необхідна періодична дія на коливальний контур.

П обудуємо блок-схему генератора незатухаючих коливань (мал. 1). До його складу повинні входити: джерело енергії (ДЖ), клапан (К), котрий регулює поступання енергії в коливальну систему (КС) і пристрій зворотного зв’язку (ЗЗ), який керує клапаном К в такт з коливаннями в КС.

Для генератора незатухаючих коливань коливальна система являє собою реальний коливальний контур, що складається з послідовно з’єднаних конденсаторів ємністю С, котушки індуктивності L і провідника з омічним опором R, а клапаном служить електронна лампа (тріод) або транзистор. Керуюча сітка лампи індуктивно зв’язана з контуром через так звану котушку зворотного зв’язку. Причому котушка зв’язку повинна бути з’єднана з сіткою таким чином, щоб анодний струм лами, котра відчиняється, підсилював струм в контурі. Цю умову в радіотехніці називають умовою балансу фаз. Енергія, яка проходить від джерела струму в контур через клапани, повинна повністю компенсувати втрати. В іншому разі коливання обов’язково затухнуть. Ця умова називається умовою балансу амплітуд. Генератор буде працювати лише при умові одночасного виконання умови балансу фаз і балансу амплітуд.

Розглянемо роботу лампового генератора незатухаючих коливань. Джерелом енергії являються послідовно з’єднані випрямлячі ВУП- 2М та

В -24. В результаті такого з’єднання на аноді лампи одержимо додатну і змінну за величиною напругу. Від випрямляча також залежить і розжарення лампи. Коливальний контур (L₁+L₂), C вмикається за автотрансформаторною схемою в коло катоду лампи. Через котушку L₁ проходить анодний струм лампи і заряджає контур енергією. Оскільки L₁ та L₂ з’єднані послідовно, то фази напруги на катоді і на сітці при такому включенні співпадають. А це означає. що при позитивному потенціалі т.А (струм через котушку тече від А до В), лампа відкривається і своїм анодним струмом (від Д до В) „допомагає” контурному струмові. При негативному потенціалі т.А лампа закривається і не „заважає” від’ємному на півперіоду. Таким чином, при триточковому включенні котушки ми забезпечили автоматичне виконування умови балансу фаз.

Елементи R_c та C_c забезпечують режим лампи по постійному струму і принципової ролі в коливальному процесі не мають. Співвідношення між надходженням енергії до контуру (енергія пропорційна анодній напрузі) та втратами енергії (втрати пропорційні квадрату амплітуди струму визначає амплітуду генеруючих коливань. Цей факт пояснює походження терміну – „умова балансу амплітуд”.

Розглянемо умову балансу амплітуди в схемі (мал.2). Анодна напруга, завдяки змінній складовій, привнесеній випрямлячем В-24, змінюється за величиною, залишаючись весь час додатною.

.

де U₀ - напруга випрямляча ВУП - 2М,

U₁ – амплітудне значення змінної напруги, що дає В-24,

ώ₀ – циклічна частота сітки.

Є обов’язковим виконання умови: U_o>U₁.

В зв’язку із зміною анодної напруги, весь час змінюється енергія, що надходить до контуру. Це, завдяки умові балансу амплітуд, приводить до зміни амплітуди генеруючи коливань, по закону зміни анодної напруги. такий процес дістав назву модуляції. а коливання в контурі названі модульованими.

В даній роботі модуляція застосована для того, щоб було можливо визначити частоту генеруючи коливань. Це легко зробити, знаючи частоту модулюючого сигналу (50 Гц) та число коливань генератора між двома сусідніми мінімуми амплітуди. Частоту генератора легко змінити, підключаючи до контуру додаткові конденсатори С₁. При незмінній індуктивності відношення частот коливань повинно бути рівним кореню квадратному із оберненого відношення ємностей: