 |
Исследование магнитных свйств
|
|
|
|
ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Для изучения свойств ферромагнитных материалов используется установка, схема которой приведена на рис.7.
|
| Установка содержит автотрансформатор Тр и ферромагнитное кольцо (тор) с двумя обмотками, содержащими n 1 и n 2 витков соответственно. В первичную цепь введено сопротивление R 1, параллельно которому подключены горизонтально отклоняющие пластины осциллографа ЭО. При подаче на первичную обмотку переменного напряжения, в ней протекает ток I 1, создающий магнитное поле напряжённостью Н. Падение напряжения U х на сопротивлении R 1 пропорционально току I 1 и, следовательно, напряжённости магнитного поля Н. Напряжение U х подаётся на горизонтальные отклоняющие пластины осциллографа ЭО. В результате отклонение х луча на экране осциллографа оказывается пропорциональным напряжённости Н магнитного поля. |
Переменное магнитное поле Н вызывает в ферромагнитном сердечнике тора переменное поле с индукцией В = m·mо · Н. Это поле индуцирует во вторичной обмотке ЭДС индукции:
(3)
S - площадь поперечного сечения тора.
ЭДС Еи замыкается на интегрирующую цепочку, имеющую постоянную времени t = R 2 · C, значительно превышающую период Т колебаний индукции магнитного поля В. В этих условиях ( t>> Т) на конденсаторе С формируется переменное напряжение Uy ~ В, которое подаётся на вертикальные отклоняющие пластины осциллографа ЭО.
Экран осциллографа снабжён масштабной сеткой. Отклонения n х луча по горизонтали и n у по вертикали связаны с напряжённостью внешнего магнитного поля Н и его индукцией в ферромагнетике В уравнениями:
Н = a х · nx В = a у · ny (4)
|
|
|
Здесь a х и a у – постоянные для данной установки, значения которых даются в лаборатории.
Целью работы является наблюдение петли гистерезиса в ферромагнетике, построение кривой намагничения (см. также работу №35) и определение зависимости магнитной проницаемости m от напряжённости Н внешнего магнитного поля.
Установка полностью собрана на лабораторном столе.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Ручку автотрансформатора поверните до упора против часовой стрелки и включить установку в сеть.
2.С помощью ручек горизонтального (х) и вертикального (y) смещения луча осциллографа установите светящееся пятно в центр экрана.
3.Подайте напряжение на первичную обмотку и увеличивайте его до тех пор, пока петля гистерезиса не займёт большую часть экрана.
4.Снимите с экрана осциллографа на кальку петлю гистерезиса.
| 5.Определите максимальные отклонения луча на экране (вершины петли) по горизонтали (nx) и вертикали (ny) и запишите данные в таблицу 1. Для уменьшения ошибок, обусловленных неточным расположением петли относительно координатной сетки, измерения проводите в соответствии с рис.8. Расстояния между вершинами петли гистерезиса вдоль осей X и Y равны удвоенной величине координаты |
соответствующей вершины. Значения nx и ny определяйте с точностью до 1 мм
6.Уменьшая напряжение на первичной обмотке, получите несколько (6-8) убывающих по размерам петель гистерезиса. По координатной сетке на экране определите положения вершин петель по горизонтали – nx – и вертикали – ny. Все данные измерений запишите в таблицу 1.
7.Уменьшите напряжение на первичной обмотке до нуля и выключите установку.
8.Используя пропорциональную зависимость (4) между отклонениями луча осциллографа nx и ny и напряжённостью Н и индукцией В магнитного поля в ферромагнетике, вычислите соответствующие значения Н и В. Результаты занесите в таблицу 2.
|
|
|
9.Вычислите значения относительной магнитной проницаемости m ферромагнетика по формуле:
(5)
Результаты вычислений занесите в таблицу 2.
10.По данным таблицы 2 постройте кривую намагничения – график зависимости индукции В магнитного поля в ферромагнитном образце от напряжённости Н внешнего поля.
11.По данным таблицы 2 постройте график зависимости магнитной проницаемости m от напряжённости Н магнитного поля.
12.Оцените погрешности измерения напряжённости D Н и индукции D В магнитного поля по формулам:
D Н = a х ·D nx D В = a у ·D ny
В качестве погрешностей координатной сетки D nx и D ny возьмите её инструментальную погрешность.
13.Окончательный результат должен содержать:
Рисунок петли гистерезиса.
График зависимости В от Н (кривая намагничения).
График зависимости m от Н.
ТАБЛИЦА 1
| nx,мм | |||||||
| ny,мм |
ТАБЛИЦА 2
| Н,А/м | |||||||
| В, Тл | |||||||
| m |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №45
|
|
|
