Метод измерения и схема установки
Принципиальная схема установки приведена на рис. 4. Исследуемый образец выполнен в виде тороидального трансформатора Т,первичная обмотка которого содержит N 1 витков, а вторичная – N 2 витков. Напряжение на первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора G через сопротивление R 1.Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с резистором, имеющим сопротивление R 2, и конденсатором с электроёмкостью С. Напряжение U X, пропорциональное напряженности магнитного поля H, срезистора R 1 подается на вход «X» усилителя горизонтального отклонения осциллографа РО. Напряжение U Y,пропорциональное индукции магнитного поля В, с конденсатора С подается на вход «Y». При радиусе витка обмотки много меньшем радиуса тороида r T напряженность поля в тороиде
H =
Так как падение напряжения на резисторе R 1 равно U X = I 1 R 1, то, с учетом(7), U X =
Напряжение U Xопределяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси r X:
U X = r X x. (9)
С учетом (9) выражение для H может быть записано в виде:
H =
По закону Фарадея э. д. с. индукции во вторичной обмотке
E 2 = - N 2
где Ф –поток вектора магнитной индукции через один виток; S 2 – площадь поперечного сечения тороида. По закону Ома для вторичной обмотки получаем
E 2 = U C + I 2 R 2 + L 2
где U C–напряжение на конденсаторе; I 2 – ток во вторичной обмотке; L 2– индуктивность вторичной обмотки. Так как L2 очень мало, а произведение I 2 R 2 >> U С, то, с учётом (11), уравнение (12) может быть записано в следующем виде:
- N 2 откуда I 2 = -
Учитывая формулу (13), найдем напряжение U Y, равное напряжению на конденсаторе
U Y = U C =
где Q –заряд на обкладках конденсатора. Если известен коэффициент отклонения луча k Yпо вертикали, то
U Y = k Y y. (15)
Из выражений (14) и (15) получаем: B =
Подав одновременно напряжение U X на горизонтально отклоняющие электронный луч пластины осциллографа, и U Y – на вертикально отклоняющие, на экране осциллографа получим петлю гистерезиса. По площади петли можно найти работу перемагничивания, отнесенную к единице объема. Поскольку объёмная плотность энергии магнитного поля w H может быть рассчитана по формуле
w H =
то её малое изменение за один цикл перемагничивания можно определить по формуле:
dw H = H·d (mm0 H) = HdB. (17)
Работа dA Прасходуется на изменение внутренней энергии единицы объема ферромагнетика. За полный цикл перемагничивания
A П =
Учитывая (10) и (18), получаем:
A П =
где S П – площадь петли гистерезиса; r T = 6,5 мм, N 1 = 100, N 2 = 200, S 2 = 25 мм2, d 1 = 18 мм, d 2 = 8 мм, R 1 = 51 Ом, R 2 = 4,3 кОм, С = 0,22 мкФ.
Порядок выполнения работы
Задание № 1: получить петлю гистерезиса, определить ее площадь и рассчитать работу по перемагничиванию
1. Собрать схему установки (см. рис. 4).
2. Включить приборы и получить на экране осциллографа изображение петли гистерезиса. Первоначальное положение ручек управления осциллографом и звуковым генератором для получения петли дается на установке. Внимание. После настройки установки и получения на экране осциллографа изображения петли гистерезиса нельзя изменять положения ручек настройки осциллографа и звукового генератора.
3. После получения на экране осциллографа петли y = y (x) (размеры петли указаны на установке) приложить кальку и скопировать изображение петли гистерезиса. Затем, воспользовавшись линейкой или миллиметровой бумагой, надо измерить координаты точек. Результаты измерений занести в табл. 1. После расчета H и B построить график. На графике участок ED¢A строится симметрично участку ACDE (см. рис. 2 ). Можно и сразу заготовить таблицу для снятия большего количества точек, например, 15-ти точек.
4. По графику y = y (x) определить площадь петли гистерезиса. И с помощью формулы (19) рассчитать работу по перемагничиванию за один цикл.
Задание № 2: получить кривую намагничивания
1. Для получения кривой намагничивания необходимо измерить координаты вершин петли y = y (x) при уменьшенных напряжениях, подаваемых от звукового генератора. Остальные параметры выбранного режима работы осциллографа и генератора изменять нельзя.
Таблица 1
Следует измерить координаты вершин семи петель различных размеров, постепенно сводя петлю в точку, уменьшая выходное напряжение звукового генератора.
2. По данным измерений, сведенных в табл. 2, построить кривую намагничивания. Графики рекомендуется строить на миллиметровой бумаге.
Таблица 2
Задание № 3: определить коэрцитивную силу и остаточную индукцию
1. По максимальной петле гистерезиса найти координату x С,соответствующую коэрцитивной силе Н С (см. рис. 2).
2. По формуле (10) рассчитать Н С.
3. По максимальной петле гистерезиса найти координату y S, соответствующую остаточной индукции B S.
4. По формуле (16) рассчитать B S.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|