Физика \ Физика

Исследование петли гистерезиса ферромагнетика. Описание экспериментальной установки и метода измерений, страница 2

Здесь l = 2π(г1 + г₂)/2 = π (r1+ r2)— длина средней линии торонда, г\ и Г2 — внутренний и внешний радиусы тороида; 1₁ — сила тока в первичной обмотке 1

На «вход X» ЭО подается напряжение U1, величина которого регулируется с помощью потенциометра R1 (см. рис. 52.2). Напряжение U1 пропорционально силе тока I1: (U1 = I1R1^|, где R1—сопротивление части потенциометра, напряжение с которой подается на «вход X» ЭО. Выразив 1\ из формулы (52.2), получим

(52.3)

Так как в обмотке / тороида протекает неременный ток, то напряженность намагничивающего поля будет изменяться в некотором интервале значений. При этом во вторичной обмотке 2 будет возбуждаться э.д.с. индукции

где Ф — поток вектора магнитной индукции через сечение тороида 5. Ввиду того, что напряжение на вторичной обмотке пропорционально не В, a dB/dt, между вторичной обмоткой и «входом У» осциллографа включают дополнительное интегрирующее звено, состоящее из резистора R2 с большим сопротивлением R2 и конденсатора с большой емкостью С. Пренебрегая падением напряжения на вторичной обмотке, получим Э₂ = I₂R2+U₂, где I2 — сила тока во вторичной обмотке, U₂— напряжение на конденсаторе С. Если I₂R₂> U₂, то

(52.4)

Мгновенное значение падения напряжения на конденсаторе с учетом (52.4) равно

откуда

(52.5)

Из формул (52.3) и (52.5) видно, что напряжение V\ пропорционально напряженности намагничивающего поля Я; а напряжение U₂пропорционально индукции В магнитного поля в образце. Если напряжение U1 подать на горизонтально отклоняющие пластины («вход X») ЭО, а напряжение I/a на вертикально отклоняющие пластины («вход У»), то электронный луч в направлении оси Xбудет отклоняться пропорционально Н, а в направлении оси У— пропорционально В;

(52.6)

(52.7)

где А_х и А_у—коэффициенты пропорциональности. За полный цикл изменения Я луч опишет замкнутую петлю гистерезиса.

Для определения величины напряженности Я намагничивающего поля следует измерить силу тока Л в первичной обмотке. Вольтметр на панели звукового генератора измеряет эффективное значение выходного напряжения: U = Uа/ 2^1/2. Поэтому

(52.8)

где /i_a—амплитудное значение силы тока в первичной обмотке, Ri— сопротивление резистора RI. (Сопротивлением первичной обмотки можно пренебречь по сравнению с R1.) Из формул (52.2) и (52.8) получаем рабочую формулу для определения амплитудного значения напряженности намагничивающего поля:

(52.9)

Индукция магнитного поля В определяется по формуле (52.5). Напряжение 1)₂, входящее в эту формулу, измеряется с помощью ЭО с калиброванным усилителем вертикального отклонения луча: U₂ = KY, где К — коэффициент вертикального отклонения, имеющий смысл цены деления вертикальной шкалы осциллографа («Вольт/делен.»); У — отклонение луча по вертикали, выраженное в больших делениях шкалы.

Конкретные задачи

1. Определить по предельной петле гистерезиса коэрцитивную силу Н_с, остаточную индукцию В_г, индукцию насыщения B_sи напряженность поля H_s, намагничивающего ферромагнетик до насыщения.

2. Получить основную кривую намагничения и рассчитать на ее основе значения магнитной проницаемости , при различных значениях напряженности магнитного поля Н. Построить графики зависимостей В = В(Н) и M = M(H).

3. Определить потери энергии на гистерезис (по указанию преподавателя).

Результаты измерений.

Задание 1.

U,B	Hmax A/м	ee^\|	dd^\|	cc^\|	H_s,A/м	H_c,А\м

К, В/дел	aa^\|,дел	U_2r,B	Br,Тл	bb^\|,дел	B_s, Тл

Задание 2.

Определение Н		Определение B
U,В	H, А/м	К, В/делен	уу^/ делен	B,Тл
1		0,02
2		0,02
3		0,02
4		0,02
5		0,02
6		0,02
7		0,02
8		0,02
9		0,02
10		0,02

1 2

Скачать файл