№ 67 (1107947), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В другом случае, когда правыйпереключатель указывает на « mV » – цена деления дается верхнейшкалой в милливольтах на деление. Расположение надписей надпереключателями делает это наглядным. Усиление входного сигналавыбирается таким, чтоб амплитуда сигнала была максимально большой, ноумещалась на экране. Таким образом, сигнал визуально отсчитывается повертикали в больших делениях шкалы экрана осциллографа, это значениезаписывается, и всякий раз обязательно надо выписывать цену деления(например, 5 В/дел). Усиление выбирается перед проведением серииизмерений и меняется в процессе измерений, если сигнал выходит запределы экрана или становится слишком слабым (положим, меньше 10%величины экрана).
При измерении величины сигнала (удвоенногоамплитудного значения) целесообразно пользоваться ручкамии ↨,располагая синусоиду относительно шкалы экрана так, чтобы отсчитыватьделения было наиболее удобно. Большие деления разделены на 5маленьких делений, поэтому записывать показания следует с точностью0,2 от большого деления.Рис. 4. Переключатель чувствительности осциллографаВ данной работе определяется магнитная восприимчивость различныхобразцов, выполненных в виде маркированных стержней. Некоторые13стержни представляют собой прутки из соответствующих материалов,другие - текстолитовый контейнер, с насыпанным внутрь порошком.маркировка стержня2457М400ННматериалкобальтовый порошокдюральсталь «немагнитная»сталь «магнитная»никель-цинковыйстерженьферритовыйДля измерения восприимчивости стержень помещается в соленоид L,так, чтобы часть стержня оставалась снаружи.
При этом меняетсямагнитный потоквнутри соленоида. Изменение Ф сопровождаетсяизменением величины изображения на экране осциллографа, что связано сизменением величины сигнала на входе Y2. Стержень нужно установить всоленоиде в такое положение, при котором изображение на экранеосциллографа достигает наибольшей величины .Упражнение 1ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИИНДУКЦИОННЫМ МЕТОДОМРис. 5. Схема установки к упражнению 1.Собрать схему (рис. 5).
Включить генератор ГСФ-1 и осциллографC1-131/1, дать им прогреться 3 минуты. Выставить частоту генератораоколо100 Гц. Добиться, чтобы на экране осциллографа появились двесинусоиды: сигнал от генератора на входе Y1 и сигнал с датчика Д3 навходе Y2. При помощи ручек ↕ разобраться, какая синусоида какомувходу соответствует, расположить их друг над другом. После началаизмерений сигнал с генератора нельзя менять ни по частоте, ни поамплитуде. Для измерения магнитной восприимчивости понадобитсятолько сигнал с датчика Д3.
Сигнал с генератора нужно оставить на14экране осциллографа для наглядности и для уверенности, что в процессеизмерений не меняется ни величина, ни форма сигнала.Записать напряжение (удвоенное значение амплитудного напряжения)на входе Y2 в отсутствие образца U0, для этого нужно умножитьколичество больших делений сигнала Y2 на цену деления (определяетсяпо положения переключателя V/DIV ); значение U0 понадобится и вовтором упражнении.Поочередно помещая различные образцы (стержни) в соленоид,измерить величину сигнала Y2 (удвоенное значение амплитуды) U.Результаты измерений оформить в тетради в виде таблицы:№Диаметр Кол-востержня стержня, дел.смосцилл.ЦенаделенияНапряжение МагнитнаяU, ВвосприимчивостьВ последнюю колонку таблицы заносятся значения магнитнойвосприимчивости,рассчитанные по формуле (15).
Площадьпоперечного сечения стержня S = D2/4, где D – диаметр стержня,который измеряется при помощи штангенциркуля. Для текстолитовогоконтейнера с порошком надо брать внутренний диаметр контейнераD = 5мм. SД = 1,0 см2 – площадь поперечного сечения датчика Д3.Упражнение 2ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ МЕТОДОМВ ряде случаев, когда магнитная восприимчивость исследуемогообразца сравнительно мала и изменение сигнала ( U0-U ) слабо заметно нафоне большого исходного сигнала U0, уместно использовать метод,позволяющий вычитать исходный сигнал U0.
Для этого два одинаковыхдатчика включают последовательно таким образом, чтобы исходныйсигнал с соленоида в датчиках взаимно компенсировался. Если при этом водин (и только один) из датчиков вставить образец, то измеряемый сигналU будет соответствовать только величине изменения магнитного потокавследствие внесения образца, что позволяет рассчитать искомуюмагнитную восприимчивость. В реальности невозможно подобрать двеабсолютно одинаковые катушки индуктивности в качестве датчиков, темне менее, отношение полученного сигнала к исходному можно увеличитьна несколько порядков. Для проведения измерений таким методомнеобходимо совершить следующие действия.15Собрать установку, (рис 6). Сигнал на входе Y2 при этом должен бытьравен нулю, т.е. вместо синусоиды на экране должна быть горизонтальнаяРис.
6. Схема установки к упражнению 2.прямая. При достаточно большой чувствительности осциллографа видно,что сигнал с датчиков Д1 (или Д2 ) и Д3 скомпенсирован не идеально.Из датчиковД1иД2выбирается тот, при котором сигналскомпенсирован лучше.Для измерений надо выбрать такуючувствительность, чтобы сигнал на Y2 был по форме близок к прямойлинии. Это получается тогда, когда переключатель V/DIV находится вположении 2 mV. Соответственно, для проведения измерений выбираетсяположение 2 mV.Дальнейшая последовательность действий такая же, как в упражнении1, но магнитная восприимчивость рассчитывается иначе.
Поскольку вданном упражнении мы непосредственно измеряем изменение потокаблагодаря внесению образца, то из формулы (14) надо вычесть значениеU0:UU0 1SSДU0 .В итоге получаем формулу для расчета восприимчивости вупражнении 2:= (U/U0) SД/S,(16)В данном случае U – это напряжение на паре датчиков с образцом ибез него. В отсутствие образца величина сигнала U практически равнанулю. U0 – сигнал с одного (распаренного) датчика в отсутствие образца,его значение берется из первого упражнения.В качестве отчета о проделанной работе необходимо представить дветаблицы с рассчитанной восприимчивостью образцов.16Вопросы к лабораторной работе:1.
Что называется намагниченностью вещества?2. Что называется магнитной восприимчивостью и магнитнойпроницаемостью?3. Как классифицируются материалы в зависимости от их магнитныхсвойств?4. Как объясняются пара- и диамагнитные свойства вещества вклассической физике?5. Какие вещества относятся к ферромагнетикам и какимимагнитными свойствами они обладают?6.
Что называется остаточной намагниченностью и коэрцитивнойсилой?7. Как зависят магнитные свойства ферромагнетика от температуры?8. Что такое магнитные домены?9. Какие процессы намагничивания происходят в ферромагнетикепри возрастании магнитного поля?10.Какими методами определяется магнитная проницаемость веществв данной задаче? Какой метод для каких материаловпредпочтительнее?ЛИТЕРАТУРА1. Савельев И.В. Курс общей физики. В пяти книгах. Москва, АстрельАСТ, 2004.
Книга 2, глава 7 « Магнитное поле в веществе».2. Белов Д.В. Краткий курс общей физики. Част III. Электричество имагнетизм. Курс лекций. Издательство Московского университета.1981. Глава IY «Магнитное поле и вещество».3. Калашников С.Г. Электричество. «Наука», 1977. Глава XI«Магнетики».17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
