Практикум на тему электричества (1115549), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В в е д е н и е Замечание; необходимо прочитать Введение к работе № 3. При намагничивании ферромагнетика полем переменного тока зависимость В = г(Н) имеет вид петли гистерезиса (рис. 1). Площадь петли определяется амплитудой напряженности магнитного поля Н,„.
Площадь будет наибольшей, когда Н = Н где Н, — напряженность поля, при которой образец намагничивается до насыщения. Эта предельная петля на рис. 1 показана сплошной линией. При меньшей амплитуде (Н „< Н,) получаются петли гистерезиса с меньшей площадью. Такие частные циклы показаны пунктирной линией. Увеличение напряженности больше Н, (участок от Н, до Н ) приводит к линейной зависимости индукции В от Н. Вершины предельной петли и частных циклов лежат на основной кривой намагничивания.
Определяя координать| этих вершин, можно построить основную кривую намагничивания и рассчитать а„(Н), как описано в работе № 8. В По графику предельной петли гистерезиса определяют следующие характеристики ферромагнетика: Н, и В, — параметры точки магнитного насыщения; В, — остаточную магнитную индукцию; Н, — значение коэрцитивной силы; в — энергию, затраченную на перемагничивание единицы объема ферро магнетика. Перемагничивание ферромагнетика свя- зано с затратой энергии, которая в конечном Рис. 1. Гистерезис счете переходит во внутреннюю.
Эта энергия, затраченная на пер емагничивание единицы объема магнетика, может быть найдена как площадь, ограниченная петлей гистерезиса. Таким образом, с помощью петли гистерезиса для исследуемого образца можно построить основную кривую намагничивания В = г(Н), график зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля и„= 1"(Н) и определить параметры ферромагнетика Н„В„, Н„В, и удельную энергию и его перемагничивания. М е т о д и з м е р е н и й Петлю гистерезиса в данной работе наблюдают на экране осциллографа.
Если на пластины горизонтальной развертки осциллографа (вход Х) подать сигнал, меняющийся со временем пропорционально напряженности магнитного поля Н, а на пластины вертикальной развертки (вход Х) — сигнал, пропорциональный индукции магнитного поля В, то луч на экране осциллографа будет описывать петлю гистерезиса В = 1(Н). Исследуемый образец из ферромагнитного материала в форме тороида является сердечником двух обмоток (рис. 2): первичной (намагничивающей) с числом витков М1 и вторичной (Мз), предназначенной для измерения величины В. Рис. 2. Электрическая схема: тА, ~5;--------,8 1 — генератор сигналов спе- циальной формы; 2 — миниблок ,6 7 ' «Реостат» с сопротивлением В1, 3 — мультиметр (релсим А~" 20 тА, входы СОЛ~ тА); 4 — тороцд с первичнои М1 и вторичнои И~ Гг обмотками; 5 — миниблок «Фер- ромагнетик»; б — демпферный ключ; 7 — интегратор тока; 8 — миниблок «Интегратор тока»; Пх — напряжение, подаваемое на вход Х осциллографа, Бх = Бр - 1- Н; Бт — напряжение, подаваемое на вход У осциллографа, Бк = П - Я - В Измерение напряженности магнитного поля Н Напряженность магнитного поля Н в образце при протекании в первич- ной обмотке тока 1 можно рассчитать по формуле Н= — ', 1М, (2) 1 где И1 — число витков первичной обмотки; 1 — длина средней осевой линии то- р аида.
На вход Х осциллографа подают падение напряжения на сопротивлении В1 (см. рис. 2), пропорциональное току 1 в первичной обмотке тороида. Следо- вательно, напряженность магнитного поля в образце пропорциональна откло- нению луча х по оси Х (3) где л — коэффициент пропорциональности. Величину и можно найти, измеряя х для известного значения Н. Для этого используют максимальное смещение луча х (в мм) в вершине петли гистерезиса, которое соответствует амплитуде напряженности Н = пх и амплитудному значению тока в первичной обмотке 1 = Г21, где 1 — действующее значение тока, измеряемое мультиметром. Подставив амплитудные значения в (2) и (3) получим ~Г21Л; (4) 1х асах (7) где 1 — градуировочная постоянная интегратора. Это напряжение приводит к отклонению у (в мм) луча по вертикали: Г1, = —, (8) дел где К вЂ” цена деления оси т'; величина К зависит от положения ручки «Усиление» потенциометра усилителя Г осциллографа; 1„, — длина большого деления оси т' осциллографа, мм.
Линейные соотношения (7) и (8) приводят к пропорциональности Вф — у, которую можно представить в виде В =ту, где т — коэффициент, зависящий от параметров установки, И-мерение индукиии В магнитного лоля в ферромагнетике При изменении магнитного поля, созданного первичной обмоткой, во вторичной возникает ЭДС индукции е (величина ее пропорциональна скорости изменения магнитного потока) и индукционный ток: ь; Л; с~Ф Л;Бсй (5) 2 2 2 где Лз — сопротивление цепи вторичной обмотки; Ф = ВБ — магнитный поток через один виток тороида;  — индукция магнитного поля в тороиде; Л~ — число витков вторичной обмотки; Б — площадь поперечного сечения сердечника.
В результате протекания индукционного тока в цепи вторичной обмотки (см. рис. 2) на интеграторе накапливается заряд у=~1,с1г= ' ~вой= ' В(г). (6) О ~, О Напряжение ~1, выдаваемое с интегратора на вход У осциллографа, будет пропорционально индукции магнитного поля: ~1 0 г В(1) Ф, 77 Ф2 д 2 ды Оиенкаудельной энергии и перемагничиеания образца Используя формулы ~3) и (9), представим выражение ~Ц в виде и =~В ~И =тп~у~й=тлЯ„, ОЦ где Я вЂ” площадь петли гистерезиса, выраженная в мм~, так как х и у представлены числом малых делений соответствующей шкалы.
О п и с а н и е у с т а н о в к и Монтажная схема представлена на рис. 3. Монтажная схема: ЭΠ— электронный осциллограф; 2, 3, 5, 8 — см. рис. 2 Первичная 1ч; и вторичная Ы, обмотки намотаны на кольцевой сердечник, который изготовлен из исследуемого ферромагнитного материала. Первичную обмотку, по которой протекает переменный ток, используют для намагничивания магнетика и по ее параметрам определяют напряженность УХ при градуировке шкалы Х осциллографа. Для измерения мгновенных значений Н переменного магнитного поля на вход Х осциллографа подают сигнал с реостата Ль Порядок выполнения работы Выполнение шмерений Соберите электрическую цепь по монтажной схеме„приведенной на рис.3. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.
Демпфирующий ключ 7 интегратора тока установить в положение «Сброс». Нажмите кнопку «Исходная установка» «поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6).Загорится индикатор 6 ~поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6) сигнала синусоидальной формы. Частота выходного сигнала установится 500Гц «см на индикатор — поз.5, рис. 1, стр.
6). Включите осциллограф и выведите электронный луч в центр экрана. Калибровки установки Увеличивая ток 1 в первичной обмотке с помощью кнопок установки уровня выхода «О вЂ” 15 В» ~поз. 10, см. рис. 1 на стр. 6) генератора сигналов специальной формы, получите изображение предельной петли гистерезиса, для которой рост тока не приводит к увеличению площади петли. При этом, изменяя сопротивление реостата в миниблоке «Реостат» и поворачивая ручку осциллографа «Усиление 1», установите наибольшие размеры петли, которые вписываются в экран осциллографа. Подберите значение тока 7, при котором координата вершины петли гистерезиса х равна длине оси Х экрана. Значения 1 и х запишите в табл.1. 1. 2.
3. Таблица 1 Внесите в табл. 1 параметры установки и исследуемого образца: Р1 и Х~ — число витков первичнои и вторичнои обмоток; 1 — длина средней осевой линии сердечника; Б — площадь поперечного сечения сердечника; В2 — сопротивление цепи вторичной обмотки; 1 — градуировочная постоянная интегратора (23,7 10 Кл~В~; Вторичная обмотка предназначена для измерения мгновенных значений индукции В магнитного поля в сердечнике. С этой целью на вход 1' осциллографа подают напряжение с интегратора. Режим генератора сигналов специальной формы — синусоидальный сигнал ~светится индикатор формы ). К вЂ” цена деления оси 1' осциллографа (см.
«Усилитель У»: число К указано в единицах В!дел — вольт на большое деление оси У); 1, — длина большого деления оси 1' осциллографа (в мм) — измеряется линейкой. Измерение параметров петли магнитного гистерезиса 7. Перенесите на кальку осциллограмму предельной петли гистерезиса. 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
