Методика эксперимента
Схема установки изображена на рис. 6.5.
Рис. 6.5. Блок-схема экспериментальной установки
Исследуемый образец выполнен в виде тороидального трансформатора Т, первичная обмотка которого содержит витков, а вторичная – витков. Напряжение на первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора PQ через сопротивление . Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с сопротивлением и конденсатором . С сопротивления на вход усилителя горизонтального отклонения осциллографа PO подается напряжение пропорциональное напряженности магнитного поля . На вертикальный вход Y с конденсатора подается напряжение , пропорциональное индукции магнитного поля . При радиусе витка обмотки(rb<ra) меньшем радиуса тороида напряжённость магнитного поля в тороиде: (6.7) где ; ; . Так как падение напряжения на сопротивлении , то с учетом (6.7) (6.8) Величина определяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси : (6.9) С учетом (6.9) выражение для может быть записано в виде: (6.10) По закону Фарадея ЭДС индукции во вторичной обмотке (6.11) где – поток вектора магнитной индукции через один виток; – площадь поперечного сечения тороида. По закону Ома для вторичной обмотки получаем: , (6.12) где – напряжение на конденсаторе; – ток во вторичной обмотке. Так как , уравнение (6.12) может быть записано с учетом (6.11) в следующем виде: Отсюда (6.13) Учитывая (6.13), найдем напряжение , равное напряжению на конденсаторе: (6.14) где – заряд на обкладках конденсатора. Если известен коэффициент отклонения луча по вертикали, то (6.15) Из выражений (6.14) и (6.15) получаем:
(6.16)
Подав одновременно напряжения и на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины, получим на экране осциллографа петлю гистерезиса. По площади петли можно найти работу перемагничивания и энергию магнитного поля в цикле перемагничивания, отнесенную к единице объема. Малое изменение объемной плотности намагничивания определяется по формуле:
(6.17)
Работа расходуется на изменение внутренней энергии единицы объема ферромагнетика. За полный цикл перемагничивания
(6.18)
Учитывая (6.10) и (6.15), получаем:
или , (6.19)
где – площадь петли гистерезиса; − площадь поперечного сечения сердечника. Задание 1. Определение основной кривой намагничивания. 1. Установить на стенде приборы, указанные на рис. 6.5. 2. Ознакомившись с описанием установки и методом измерения, соединить приборы в соответствии со схемой, изображенной на рис. 6.5. 3. Ознакомиться с работой звукового генератора PQ и электронного осциллографа PO в режиме измерения фигур Лиссажу. 4. Подготовить приборы к работе: а) установить следующие параметры выходного сигнала звукового генератора: 2 кГц – частота; 0 В – выходное напряжение; б) отключить развертку на осциллографе PO. 5. Включить лабораторный стенд и приборы. Установить луч в центре экрана осциллографа, после чего, регулируя величину выходного напряжения на звуковом генераторе и усиление по оси Y, установить максимальную петлю гистерезиса в пределах экрана, соответствующую магнитному насыщению образца. Уменьшая величину выходного напряжения, получить семейство петель гистерезиса ( рис. 6.3) – не менее 5 петель. Для каждой петли снять координаты «x» и «y» ее вершины и записать их в таблицу (можно скопировать их на кальку с экрана). Задание 2. Оценка работы перемагничивания за один цикл. 1. Получить максимальную петлю гистерезиса и зарисовать на кальке в координатах x и y. 2. Скопировать эту петлю на миллиметровую бумагу, измерить ее площадь. 3. Определить работу перемагничивания за один цикл по форму- ле (6.19). Задание 3.Определение коэрцитивной силы. 1. По максимальной петле гистерезиса найти координату – , соответствующую коэрцитивной силе – (рис. 6.5). 2. По формуле (6.10) рассчитать . 3.По полученному значению определить группу ферромагнетика (мягкий или жесткий).
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|