Главная | Обратная связь

Опис лабораторної установки і методика вимірювань В(Н) імпульсно-індукційним методом

Для визначення залежності В(Н) у феромагнетику за допомогою імпульсно-індукційного методу використовується установка, електрична схема якої зображена на монтажному щитку.

Основним елементом цієї схеми є феромагнітне кільце з прямокутним перерізом. На кільце намотано дві обмотки. Через первинну обмотку К₁ пропускається струм намагнічування. У вторинній обмотці К₂ індукується ЕРС. Оскільки вторинна обмотка замкнена на балістичний гальванометр G, в ній виникає індукційний струм. При цьому величину заряду, що проходить через вторинну обмотку, з урахуванням закону Фарадея можна визначити за формулою

, (8)

де R₀ – опір вторинної котушки; S – площа її перерізу; В – зміна магнітної індукції у вторинній обмотці.

Параметри установки підібрані так, що відхилення “зайчика” гальванометра пропорційне q, а значить, пропорційне В (формула (8)). Напруженість магнітного поля в кільці пропорційна струмові намагнічення в первинній обмотці:

H=nI, (9)

де n – густина витків у первинній обмотці.

Тому при побудові графіка В(Н) можна по осі абсцис відкладати значення сили струму І в первинній обмотці, а по осі ординат замість В – пропорційне йому значення q.

 

Хід роботи

Прилади і обладнання: феромагнітне кільце з обмотками; балістичний гальванометр; два амперметри; реостати R₁ і R₂; монтажний щиток; джерела постійного і змінного струму.

Не вмикаючи джерела струму, скласти установку за схемою, зображеною на монтажному щитку.

Перемикачі П, П1, П2, П3 на монтажному щитку виставити в положення “Догори”. При цьому кола постійного і змінного струму будуть розімкнуті.

Розмагнітити феромагнетик змінним струмом. Для цього подати змінну напругу 20 В на первинну обмотку кільця, поставивши перемикач П2 у положення “Донизу”. За допомогою реостата R2 змінювати силу змінного струму від мінімального до максимального значення і навпаки. Струм розмагнічування контролювати амперметром А2.

Вимкнути змінну напругу (П2 − у положення “Догори”).

Виставити реостат R1 на найбільший опір R_max. Для цього тумблери ступінчатого реостата R1 поставити в нижнє положення.

Перемикач чутливості гальванометра поставити в положення 1:10. Увімкнути гальванометр в електричну мережу (»220 В). Зафіксувати початкове положення “зайчика” посередині шкали (початок відліку). Гальванометр обов’язково має бути зашунтований опором.

Подати на первинну обмотку феромагнітного кільця постійну напругу 15−20 В (перемикач П – в нижнє положення (“Ввімкнено”)).

За допомогою тумблерів реостата R1 стрибками змінювати силу струму в первинній обмотці від І=0 до І=І_max. Одночасно фіксувати відхилення “зайчика” гальванометра і показання амперметра А1. Так проходимо початкову криву намагнічення ОА (рис. 5).

Послідовно переводячи тумблери опорів R1 із верхнього положення в нижнє, змінити стрибками силу струму в намагнічувальній області від І_max до І=0. Після виконання операцій цього пункту зразок перебувати у стані В₃ (рис. 5). Відповідно буде знято ділянку АВ₃ петлі гістерезису.

Для переходу із точки В₃ у точку А¢ петлі гістерезису необхідно змінити напрям струму намагнічування, поставивши тумблер П1 в нижнє положення. Послідовно переводячи тумблери R1 із нижнього положення у верхнє, змінити силу струму від І=0 до -І_max. Після виконання операцій даного пункту буде знято ділянку петлі гістерезису (В₃, -Н_к, А¢ ).

11. Послідовно переводячи тумблери опорів R1 із верхнього положення в нижнє, змінити силу струму від –І_max до І=0. Пройти ділянку петлі гістерезису (А¢, -–В₃).

12. Для переходу із точки –В₃ в точку А петлі необхідно знову змінити напрямок струму намагнічування, поставивши П1 у верхнє положення. Переводячи тумблери R1 із нижнього положення у верхнє, змінити силу струму від І=0 до І_max. Відповідно буде знято останню ділянку петлі гістерезису.

13. Одержані експериментальні дані за пунктами 8–12 записати в таблицю, де – значення накопиченого заряду, яке дорівнює сумі попередніх показань гальванометра і останнього показання з урахуванням знаку відхилення.

14. Побудувати графік. На осі абсцис відкласти силу струму намагнічування І, а на осі ординат – значення накопиченого заряду . Цей графік відповідатиме залежності В(Н).

 

І, А	gі, Кл	, Кл

 

Контрольні запитання

1. Які речовини називаються діа-, пара- і феромагнетиками?

2. Який фізичний зміст вектора намагніченості?

3. Який фізичний зміст має відносна магнітна проникність? Які значення і особливості магнітної проникності для різних типів магнітних речовин?

4. Які особливості процесу намагнічування для діа-, пара- і феромагнітних речовин?

5. У чому полягає явище магнітного гістерезису?

6. Який фізичний зміст коерцитивної сили, залишкової намагніченості, температури Кюрі?

7. Наведіть приклади застосування феромагнетиків.

8. Які фізичні основи імпульсно-індукційного методу вимірювання залежності В(Н)?

 

Література:[1, с. 346–362; 2, с. 242–262].

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ЕМ 8