Порядок виконання роботи.

1. Зібрати електричну схему, зображену на рис.4.5.

2. Змінюючи напругу в первинній обмотці, вимірювати струм первинної обмотки та напругу вторинної обмотки, результати вимірювань внести до таблиці.

Зауваження ! Напругу в первинній обмотці задавати таким чином, щоб напруга вторинної приймала значення, вказані в таблиці.

3. За формулами (4.27) и (4.32) розрахувати всі значення намагнічуючого поля H₀ и відповідні значення індукції B₀.

4. Побудувати графік залежності В₀(Н₀).

5. Шляхом графічного диференціювання визначити магнітну проникність при різних значеннях H₀. Побудувати графік залежності (H₀).

6. Знайти параметри феромагнетика - початкову магнітну проникність _d, яка відповідає H₀ = 0, та максимальну магнітну проникність _max, які записуємо в кінцевий результат.

Таблиця для запису результатів вимірювання та обчислень

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
I, А
H0, А/м
U, В	2	4	6	8	10	15	20	25	30	60	90	120	150
В0,Тл

Контрольні запитання.

1. Як зв’язані напруженість та індукція магнітного поля в феромагнітному осерді котушки?

2. Як методом графічного диференціювання побудувати залежність (Н)? Визначити початкову та максимальну магнітні проникності феромагнетика?

3. Чи можна в довідковій таблиці знайти точне значення магнітної проникності феромагнетика?

4. Яке фізичне явище лежить в основі роботи трансформатора ? Від чого залежить напруженість поля в осерді трансформатора? Чому у вторинній обмотці трансформатора виникає ЕРС?

5. Як експериментально визначаються напруженість та індукція поля в феромагнетика ?

Лабораторна робота № 4.3 „Зняття петлі гістерезису та визначення Нс, Вr та втрат методом електронного осцилографа”.

Мета роботи : дослідження явища гістерезису феромагнетика, зняття кривої намагнічування, експериментальне визначення теплових втрат в сердечнику котушки при перемагнічуванні, визначення коерцитивної сили та залишкової індукції.

Для одержання петлі гістерезису феромагнетика необхідно його циклічно перемагнічувати. Найбільша наочність в дослідженні петлі гістерезису досягається при використанні електронного осцилографа, в якому електронний промінь управляється по горизонталі напругою, що пропорційна напруженості магнітного поля, а по вертикалі - напругою, пропорційною індукції поля в феромагнетику. Принципова схема установки вказана на рис.4.6.

Ф еромагнетик, що досліджується, є осердям трансформатора, який має N₁ витків проводу в первинній обмотці та N₂ витків у вторинній (вимірювальній) обмотці.

Змінна напруга частотою  = 50 Гц, величина якої регулюється автотрансформатором, через резистор R₁ подається на обмотку. Для спрощення аналізу будемо вважати обмотку соленоїдом на тороїдальному сердечнику. Тоді напруженість магнітного поля в сердечнику , де n₁ – число витків на одиницю довжини обмотки. Напруга U_x, що знімається з резистора R₁, подається на X – вхід осцилографа. Величина цієї напруги пропорційна H, оскільки

. (4.34)

Змінна напруга в первинній обмотці утворює змінний струм і, як наслідок, магнітний потік, що пронизує осердя, змінюється. Відповідно з законом Фарадея для електромагнітної індукції при цьому у вторинній обмотці, яка складається з N₂ витків проводу, індукується електрорушійна сила (ЕРС) :

, (4.35)

де Ф = В S – магнітний потік, S – площа перерізу осердя. До обмотки N₂ підключене коло, яка складається з опору R₂ та ємності С, для якої згідно з законом Ома _і = U_c + I₂ R₂. При достатньо великому опорі R₂ виконується співвідношення I₂ R₂ >> U_c і наближено

. (4.36)

Оскільки заряд на обкладинках конденсатора обчислюється як , то напругу на конденсаторі можна визначити як

(4.37)

Таким чином, напруга на конденсаторі прямо пропорційна індукції магнітного поля в феромагнетика В, і саме ця напруга подається на вертикальні пластини (вхід Y) осцилографа, тобто U_y = U_c.

В результаті на екрані осцилографа буде показаний графік залежності В(Н) за весь цикл перемагнічування, тобто петля гістерезису. Оскільки вершини петель гістерезису лежать на кривій намагнічування, то змінюючи намагнічуюче поле від нуля до насичення, можна зняти всі точки кривої намагнічування.

Площа петлі гістерезису S_пет характеризує втрати магнітної енергії на процеси перемагнічування феромагнетика. З точки зору практичного використання зручними для характеристики втрат є такі параметри :

Втрати енергії за період в одиниці об’єму

(4.38)

потужність теплових втрат в одиниці об’єму

(4.39)

де  - частота перемагнічування (в нашому випадку 50 Гц).

Питома потужність теплових втрат

(4.40)

де  - густина феромагнетика (для сталі 7800 кг/м³).