 |
Порядок виконання роботи. Контрольні запитання. Лабораторна робота № 4.2 „Дослідження кривої намагнічування феромагнетика методом амперметра та вольтметра”.
|
|
|
|
Порядок виконання роботи.
1. Зібрати схему, наведену на рисунку.
2. Зняти залежність напруги на обмотці соленоїда від сили струму та занести результати в таблицю.
3. За законом Ома розрахувати повний опір кола та записати в таблицю.
4. Обчислити значення індуктивності та магнітної проникності для кожної сили струму і записати в таблицю.
5. Обчислити амплітудне значення напруженості магнітного поля та записати в таблицю.
6. Побудувати графік залежності m ( Н 0) та проаналізувати його. Знайти за графіком максимальне значення магнітної проникності mmax.
7. Обчислити середньоквадратичну похибку магнітної проникності за формулою
,
де s< U> , s< I> - відповідно похибки вольтметра та амперметра, U, I – відповідно напруга та сила струму, які відповідають максимальному значенню магнітної проникності.
Таблиця для запису результатів вимірювання та обчислень
| U | ||||||||||||
| I | ||||||||||||
| Z | ||||||||||||
| L | ||||||||||||
| m | ||||||||||||
| H0 |
Контрольні запитання
1. Що собою являють явища електромагнітної індукції, самоіндукції?
2. Що характеризує індуктивність котушки? Яка одиниця її вимірювання?
3. Чому при зміні струму в котушці з феромагнітним осердям змінюється її індуктивність?
4. Як експериментально визначити індуктивність котушки при змінному струмі?
|
|
|
5. Чи буде змінюватись індуктивність котушки при зміні амплітуди струму, якщо осердя котушки діамагнітне, парамагнітне, взагалі відсутнє?
6. Як експериментально визначити магнітну проникність феромагнетика?
Лабораторна робота № 4. 2 „Дослідження кривої намагнічування феромагнетика методом амперметра та вольтметра”.
Мета роботи : дослідження кривої намагнічування феромагнетика, вивчення впливу напруженості зовнішнього поля на величину магнітної проникності.
Під кривою намагнічування феромагнетика розуміють залежність індукції поля B, яке виникає в феромагнетика, від напруженості зовнішнього магнітного поля H, тобто в роботі необхідно експериментально визначити залежність B(H).
Для утворення в феромагнетика однорідного магнітного поля його виготовляють у вигляді осердя довгої котушки індуктивності (соленоїда). Поле в такій котушці є однорідним, його напруженість пропорційна силі струму в котушці та числу витків на одиницю довжини котушки:
,
де N – число витків в котушці, l – її довжина.
Таким чином, змінюючи та контролюючи амперметром силу струму в котушці, можна задавати деяке значення напруженості поля в феромагнетика.
Експериментальне визначення індукції поля, яка виникає при цьому, ґрунтується на використанні явища електромагнітної індукції. Якщо намотати на сердечник ще одну котушку (вторинну), то в ній буде генеруватись електрорушійна сила (ЕРС), величина якої пропорційна зміні індукції поля B та може бути легко виміряна вольтметром. Саме тому метод амперметра та вольтметра передбачає роботу на змінному струмі. Принципова схема установки зображена на рис. 4. 5.
Феромагнетик, який досліджується, являє собою сердечник трансформатора, що має N1 витків проводу в первинній обмотці та N2 витків у вторинній обмотці. Змінний струм 
, який протікає в первинній обмотці, утворює змінне магнітне поле, напруженість якого змінюється за законом
|
|
|
(4. 26)
Увімкнений в первинну обмотку амперметр вимірює діюче значення сили струму I, яке пов’язане з амплітудним значенням I 0 співвідношенням I 0 = I 
. Тому амплітудне значення напруженості магнітного поля можна обчислити з співвідношення
, (4. 27)
де I - покази амперметра.
Під дією цього змінного поля в осерді збуджується змінний магнітний потік
, (4. 28)
де B 0 - амплітудне значення магнітної індукції. За законом електромагнітної індукції у вторинній обмотці виникає змінна ЕРС, яка визначається як
(4. 29)
Як видно з останньої формули, амплітуда змінної ЕРС
(4. 30)
та зв’язана з діючим значенням напруги U, яке вимірюється вольтметром, співвідношенням
(4. 31)
Порівнюючи вирази (4. 30) та (4. 31), для амплітудного значення індукції одержимо
(4. 32)
Таким чином, криву намагнічування можна побудувати, вимірюючи силу струму в первинній обмотці та напругу у вторинній обмотці трансформатора, з наступним обчисленням за формулами (4. 27) и (4. 32).
Для характеристики феромагнетиків вводять у розгляд диференціальну магнітну проникність
. (4. 33)
Ця величина є різною для різних точок кривої намагнічування, але існує два характерних значення – початкова та максимальна магнітна проникності, які є характеристичними параметрами для феромагнітних речовин.
Початкова магнітна проникність визначається як тангенс кута нахилу дотичної до кривої намагнічування при H 0 = 0.
Максимальна магнітна проникність визначається як тангенс кута нахилу дотичної до кривої намагнічування в точці найбільшої крутизни.
|
|
|
