Практикум на тему электричества (1115549), страница 11
Текст из файла (страница 11)
67 Обработка результатов измерений 1. Рассчитайте среднее значение ~У„для каждого тока; 1 2 В 2 2. Рассчитайте константы Х, и К„необходимые для вычислений величин Н и В по формулам (2) и (7), используя значения параметров установки и иссле- дуемого образца: Р, 1 г м' ф Кл Ом 2 3. Для каждого значения тока рассчитайте величины Н и В по формулам: Л = К,1, = ... А(м, В = КР„= ...Тл.
4. Вычислите магнитную проницаемость и„по формуле (1) для каждого значения Н: В .а, = р,Н Результаты расчетов записывайте в таблицу. По данным таблицы постройте основную кривую намагничивания В(Л) и график зависимости р„(Л). б. В выводе по работе отразите особенности формы опытных кривых а) сопоставьте ход кривой намагничивания с положением максимума на графике р„(Л); б) сравните полученные кривые с известными теоретическими и экспериментальными зависимостями. К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы 1. Покажите вид основной кривой намагничивания В(Л) и графика зависимости относительной магнитной проницаемости от напряженности поля и„(Л) для ферромагнетиков: а) при Т < Т,; б) при Т Т, (Т, — температура Кюри).
2. Чем отличается основная кривая намагничивания ферромагнетика от аналогичной зависимости В(Л) для неразмагниченного образца? 3. Назовите характерные свойства ферромагнетиков и особенности их намагни- чивания. 4. Опишите изменения доменной структуры ферромагнетика в процессе его намагничивания (по мере роста напряженности поля Л). 5. От каких величин зависят а) напряженность Н магнитного поля тороида; б) индукция В магнитного поля тороида с ферромагнитным сердечником, в) магнитная проницаемость р„сердечника тороида? б.
Какие формулы (из приведенных в описании работы) показывают зависимость параметров магнитного поля В и Н от других величин? 7. От чего и каким образом зависит заряд Д, измеряемый с помощью интегратора тока? Какой ток протекает в приборе? 8. Укажите назначение интегратора тока. 9. Для чего используют переключатель 4 при проведении измерений? 10. Какие измеряемые величины и какие формулы используют для определения следующих величин: а) напряженности Л магнитного поля в сердечнике; б) магнитной индукции В; в) магнитной проницаемости,и, материала сердечника? Литература 1.
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1989. — Я 24 3, 24.5. 2 Калашников ГГ Электричество. — М.: Наука, 1977 — Я 109 — 111, 119 69 Работа № 9 ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ФЕРРОМАГНЕТИКА ОТ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЦЕЛЬ. построение графика зависимости магнитной проницаемости ферроыагнетика от напряженности магнитного поля и„(Н) и основной кривой намагничивания В(Н).
ОБОРУДОВАНИЕ: миниблоки «Ферромагнетик», «Сопротивление», генератор сигналов специальной формы, мультиметры. В в е д е н и е Ферромагнетики — это сильные магнетики, обладающие особыми магнитными свойствами Подробнее об этих свойствах см. во Введении к работе № 8. Магнитная проницаемость ферромагнетиков р„зависит от напряженности Н магнитного поля.
По этой причине от величины Н зависят и те характеристики контура, которые связаны с магнитной проницаемостью среды, например, индуктивность соленоида т.: лт2 у ~=як и его индуктивное сопротивление переменному току Х~. Х,= Ы„ (2) где р0 — магнитная постоянная; Р— число витков соленоида, о' — площадь поперечного сечения сердечника соленоида; 1 — длина средней осевой линии сердечника; ю — циклическая частота переменного тока. М е т о д и з м е р е н и й В данной работе измерение магнитной проницаемости сердечника и„основано, согласно формуле (1), на измерениях индуктивности Л катушки и ее геометрических параметров Л; 1 и К Для определения индуктивности достаточно измерить индуктивное сопротивление катушки переменному току известной частоты ы Полное сопротивление катушки переменному току 7 = Л'+Х,', (3) так как обычно Л«Хг, то величиной активного сопротивления катушки Л можно пренебречь по сравнению с индуктивным сопротивлением переменному току частоты 200 Гц.
Закон Ома позволяет определить величину 2 путем измерений тока 1 и напряжения ~У на участке цепи, содержащем соленоид: У=~ (4) 1 Расчетная формула для определения магнитной проницаемости, полученная с использованием выражений (1), (3), (4), имеет следующий вид: 70 1 й,~ У цМБ ыцЛ"Я 1 1 где К =, — постоянная установки.
шд,М'Я Напряженность магнитного поля, которое создается в кольцевом сердечнике при протекании по обмотке тока 1, можно рассчитать по формуле Н= —. И1 (б) Таким образом, каждому значению тока 1 соответствуют определенная напряженность магнитного поля Н, магнитная проницаемость сердечника а, и индукция магнитного поля В: В =.и„,и0Н Л) Определяя величины Н,,и, и В при различных токах, можно экспериментально установить следующие зависимости; а) В = 1(Н) — зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля ~основная кривая намагничивания ферромагнетика); б) и„= 1(Н) — зависимость магнитной проницаемости сердечника от напря- женности магнитного поля.
О п и с а н и е у с т а н о в к и Электрическая схема установки показана на рис. 1, монтажная — на рис. 2. Рис. 1. Электрическая схема: 1 — генератор сигналов специальной формы; 2 — мультиметр ~режим А - 200 тА, входы СОМ А); 3 — блок «Сопротивление», В~ = 100 Ом; 4 — мультиметр ~рвлсим à — 2 ~; входы СОМ КО~; 5 — кольцевой сердечник с обмотками М~ и М2, 6 — блок «Ферромагне- тик» На кольцевой сердечник 5, изготовленный из исследуемого ферромагнитного материала, намотаны М~ проволочных витков. Эта обмотка, по которой пропускают переменный ток частоты 200 Гц, служит для намагничивания магнетика, и по ее параметрам определяют напряженность Н намагничивающего поля.
Генератор сигналов специальной формы 1 позволяет изменять напряжение У, а следовательно, и ток 1 в обмотке тороида. Эти величины измеряют соответственно вольтметром 4 и миллиамперметром 2. К генератору сигнапов споциальйой Формы Рис.
2. Монтажная схема 2,3,4, б — см, рис. 1 П о р я д о к в ы и о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений 1. Запишите в таблицу параметры установки и исследуемого образца: М вЂ” число витков обмотки тороида; 1 — длина средней осевой линии сердечника, Я вЂ” площадь сечения сердечника. 2. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис.2. 3. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжений и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз.
19, см. рис. 1 на стр. б). 4. Кнопками установки частоты «0.2-20 кГц» установите 200 Гц ~поз. 11, см. рис. 1 на стр. 6). Таблица 5. Кнопками установки уровня «О — 15 В» генератора сигналов специальной формы установите в обмотке тороида ток 1 ю5 мА. Запишите в таблицу показания токаи напряжения. б. Изменяя ток в обмотке тороида с шагом =5 мА до 55 мА, измерьте напряжения. Запишите в таблицу показания тока и напряжения.
7. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжений и блока мультиметров. Обработка результатов измерений 1. Вычислите постоянную установки К в соответствии с формулой (5): К =, = ...А/В. 1 ы,и,М'Б Результат расчетов запишите в таблицу. 2.
Для каждого значения тока рассчитайте величины Н, ц. и В по формулам (6), (5) и (7). Результаты расчетов запишите в таблицу. 3. По данным таблицы постройте основную кривую намагничивания В = ? (Н) и графикзависимости и„= ~(Н). 4. В выводе по работе отразите особенности формы опытных кривых: а) сопоставьте ход кривой намагничивания с положением максимума на графике,и„= 7 (Н); б) сравните полученные кривые с известными теоретическими и экспериментальными зависимостями. К о н т р о л ь н ы е в о и р о с ы 1.
Покажите вид основной кривой намагничивания В = ЯН) и графика за- висимости относительной магнитной проницаемости от напряженности и„= у" (Л) магнитного поля для ферромагнетиков: а) при Т<Т,; б) при Т~Т, (Т, — температура Кюри). 2. Чем отличается основная кривая намагничивания ферромагнетика от аналогичной зависимости В = ? (Л) для неразмагниченного образца? 3. Назовите характерные свойства ферромагнетиков и особенности их намагничиванияя. 4. Опишите изменения доменной структуры ферромагнетика в процессе его намагничивания (по мере роста напряженности поля Л). 5. От каких величин зависят: а) напряженность Н магнитного поля тороида; б) индукция В магнитного поля тороида с ферромагнитным сердечником; в) магнитная проницаемость и„сердечника тороида? б.
Какие формулы (из записанных в работах № 8, 9) показывают зависимость параметров магнитного поля В и Н от других величин? 7. Какая зависимость составляет основу метода определения магнитной проницаемости сердечника? 73 8. Какой закон используется в работе для определения полного сопротивления катушки в цепи переменного тока? 9. Какие измеряемые величины входят в расчетную формулу для магнитной проницаемости сердечника? 10.Какие экспериментальные зависимости можно получить, определяя и„, Н и В при различных токах? 11.Какой элемент электрической цепи служит для изменения напряжения ~У? 12.Какие формулы используют для определения следующих величин: а) напряженности Н магнитного поля в сердечнике; б) магнитной индукции В; в) магнитной проницаемости и„материала сердечника? 13.Какие измеренные величины используются для построения основной кривой намагничивания? Литература 1.
Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики — М.: Высшая школа, 1989.— Я 24.3, 24 5, 25.2. 2. Калашников С.Г. Электричество. — М.: Наука, 1977.— Я 93, 109 — 110, 119. 74 Работа № 10 ИЗУЧБНИЖ СВОЙСТВ Ф е,РРОМАГНКТИКА С ПОМОЩЫО ПЕТЛИ ГИСТКРЕЗИСА ЦЕЛЬ: определение параметров петли магнитного гистерезиса, построение основной кривой намагничивания и графика ц.(Н), вычисление удельной энергии перемагничивания ферромагнетика. ОБОРУДОВАНИЕ: генератор напряжений специальной формы, осциллограф, мультиметр, миниблоки «Реостат», «Интегратор тока», «Ферромагнетик».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
