Практикум на тему электричества (1115549), страница 14
Текст из файла (страница 14)
15 В» (поз. 14, см. рис. на стр. 6) регулируемого источника постоянного напряжения выставить по световому индикатору (поз. 15, см. рис. на стр. 6) максимальное напряжение на электронагревателе . 10. По мере нагревания образца через каждые 10 'С, а начиная с 50 'С вЂ” через каждые 5 'С проводите измерения ординаты у петли гистерезиса и температуры ~'С согласно и. 8. Измерения продолжайте до тех пор, пока петля гистерезиса не превратится в прямую линию. Результаты измерений запишите в табл. 2. 11.Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.
Обработки ре-ультатов измерений 1. По данным табл. 1 вычислите с помощью формулы (6) коэффициент т, зависящий от параметров установки: т= ' К=...мТл!мм. 2 дел Результаты расчетов запишите в табл. 1. 2. По данным табл. 2 рассчитайте по формуле (5) значения индукции насыщения В, для каждой температуры: В, = ту = .. м Тл . Результаты расчетов запишите в табл. 2. 3.
Используя результаты расчетов табл. 2, постройте график зависимости В, = ЯТ), начиная ось температур с 0 К. 4. По графику В, = ~(Т) определите температуру Кюри Т и значение В,(0), (см. рис. 1 и описание метода измерений). 5. С помощью формулы (3) найдите намагниченность насыщения,У,: ,У,(0) = — В,(0) = ...А 1м, Ро а из выражения (1) — магнитный момент молекулы ферромагнетика ц„: 2 и.= '=...А м Л 6. В выводе по работе сделайте анализ полученных данных: а)по форме петли магнитного гистерезиса при комнатной температуре (на осциллограмме) сделайте заключение о материале сердечника: магнитомягкий или магнитожесткий; б) поясните, как изменение намагниченности сердечника по мере роста его температуры отражается на форме петли гистерезиса, в) сравните магнитный момент молекулы исследуемого магнетика ц с величиной спинового магнитного момента электрона, равной магнетону Бора ив = 0,927.10 ~' А~м~. 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 = ~(Н) и графика зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля ,и„= ~(Н) для следующих магнетиков: а) диамагнетиков; б) парамагнетиков; в) ферромагнетиков при Т < Т„г) ферромагнетиков при Т> Т,. 2. Какой вид имеет основная кривая намагничивания ферромагнетика? 3. Как изменяется петля гистерезиса В = ~(Н) при нагревании ферромагнетика? Какой вид принимает зависимость В = ~(Н) при температуре выше точкиКюри? 4. Назовите характерные свойства ферромагнетиков и особенности их намагничивания. 5. Опишите изменения доменной структуры ферромагнетика в процессе его намагничивания (по мере роста напряженности поля Н). б. Опишите механизм намагничивания ферромагнетика при температурах: а) ниже точки Кюри; б) выше точки Кюри.
7. От каких величин зависит: а) напряженность Н магнитного поля тороида; б) индукция В магнитного поля тороида с ферромагнитным сердечником; в) магнитная проницаемость,и„сердечника тороида? 8. Какие измеряемые величины и какие формулы используют для определения следующих величин: а) напряженности Н магнитного поля в сердечнике; б) магнитной индукции насыщения В,? 9. Укажите способ включения и назначение следующих элементов: а) сопротивления Л~ в цепи первичной обмотки; б) интегратора в цепи вторичной обмотки. 10.Назовите величины, пропорционально которым изменяются значения напряжений ~1, и С' (на входах Х и 1' осциллографа). 11.По каким формулам в работе определяют следующие величины: а) индукцию насыщения В,; б) намагниченность,У, образца при насыщении, в) магнитный момент р.
молекулы ферромагнетика? 12. С какой целью в работе строят график зависимости В, = ~(Т))? 13.Каким образом по графику В, = ДТ) определяют температуру точки Кюри ферромагнетика? Литература 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1989.— Я 24.3 — 24.5. 2. Калашников СГ. Электричество — М.: Наука, 1977. — Я 109 — 111, 118, 119. 90 Работа № 12 ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Введение Колебательный контур — это электрическая цепь ~рис.
Ц, содержащая индуктивность Т, и емкость С. Рис. 1. Колебательный контур; С вЂ” конденсатор, Е— катушка индуктивности, А — активное сопротивле- ние, К вЂ” ключ Если конденсатор зарядить и тем самым сообщить ему некоторую энергию, а затем ключом К замкнуть контур, то конденсатор начнет разряжаться. Как показывает опыт, в цепи появляется переменный ток. Объясняется это тем, что протекание разрядного тока сопровождается появлением ЭДС самоиндукции, которая сначала препятствует росту тока, но по окончании разрядки конденсатора поддерживает ток в первоначальном направлении. В результате происходит перезарядка конденсатора. По достижении максимального заряда его обкладок снова начинается процесс разрядки, при этом ток в контуре меняет свое направление.
и При протекании тока энергия, сообщенная контуру при зарядке конденсатора, превращается в тепловую, которая выделяется в резисторе П. Поэтому колебания за- 0 тухают. На рис. 2 показан график изменения напряжения и = д/С на обкладках конденсатора с течением времени. Закон изменения напряжения имеет следующий вид; иф=У е 'соя~в~+а), (ц где и® вЂ” мгновенное значение напряжения; У вЂ” его начальная амплитуда; и— циклическая частота затухающих колебаний, ~ — время от начала разрядки;, а— начальная фаза; 6 — коэффициент затухания. 6= —. В С2) 2Ь Рис.
2. Затухающие колебания ЦЕЛЬ: исследование затухающих электрических колебаний, измерение характеристик колебательного контура: периода колебаний Т, логарифмического декремента затухания Л, критического сопротивления контура В ОБОРУДОВАНИЕ: генератор сигналов специальной формы; миниблоки «Конденсатор», «Индукгивность» и «Реостат»; осциллограф. Циклическая частота и затухающих колебаний определяется параметрами цепи — ее индуктивностью Х., емкостью С и активным сопротивлением В; в=,Я~Р, (3) где в~ — собственная частота контура 1 ,/ХГ Период затухающих колебаний 0 Рис.
3. Апериодический разряд Я = 1п(У,/У„,), (7) где У, и У„т — амплитуды напряжения в моменты времени, отличающиеся на период. В соответствии с законом колебаний (1) имеем Л:Я (й Метод измерений Для наблюдения затухающих колебаний напряжение и с обкладок конденсатора колебательного контура подают на вход 1' осциллографа.
Конденсатор подключен к генератору сигналов специальной формы, настроенному на выдачу униполярных импульсов. В течение первой половины периода напряжение и на конденсаторе равно ЭДС источника. Через половину периода напряжение И=О В. В контуре начинаются свободные затухающие колебания. Осциллограмма этих колебаний показана на рис. 4. Та ,/утес)-т' (5) больше, чем период незатухающих Т0 = 2а'а~ и, как следует из формул (2) — (5), отличается от него тем сильнее, чем больше величина 6 При Б «в0 период 2г колебаний Т = 4Х.С По мере увеличения коэффициента затухания период колебаний растет, стремясь к бесконечности при Б = ю0.
Это означает, что колебания в цепи сменяются апериодическим разрядом конденсатора (рис. 3). Ы Сопротивление контура, при котором возникает такой разряд, называют критическим. Величина В, согласно условию 6 = в0 и с учетом формул (2), (4), определяется выражением Л = 2 /Х7С (б) Затухание колебаний характеризуют величиной логарифмического декремента затухания: Измерение параметров затухающих ко- лебаний по осциллограмме Амплитуды напряжения на конденсаторе Ц и Ц~г ~ем. рис.
4)„необходимые для расчета логарифмического декремента Л по формуле ~7), можно измерить в делениях шкалы У осциллографа. Для измерения периода колебаний Т проводят предварительную калибровку Рвс. 4 Осциллограмма оси времени осциллографа по известному периоду Т . При этом определяют цену деления оси Х как отношение И и = ~, (с/дел.). В результате измеряемый период затухающих колебаний 21, О и и с а н и е у с т а н о в к и Схема электрической цепи представлена на рис. 5, монтажная схема — на Рис.
5. Электрическая схема: 1 — генератор сигналов специальной формы ~униполярные импульсы <с~ Ь>); 2— миниблок «Реостат» сопротивлением В,; ф 3 — миниблок «Индуктивность»; 4 — миниблок «Конденсатор»; У~ — сигнал на вход У осциллографа А" т Т е (9) и 2п1, где 10 — число делений, соответствующее отрезку времени, равному половине периода колебаний Т„~см, рис, 4); и — целое число полных колебаний на отрезке оси длины 1.
По измеренным значениям А и Т с помощью формулы ~8) определяют экспериментальное значение коэффициента затухания д: Критическое сопротивление контура В„находят опытным путем, наблюдая изменение вида зависимости иф по мере увеличения активного сопротивления контура Л. Признаком выхода на режим апериодического разряда конденсатора является получение кривой иф, не содержащей колебаний ~см. рис. 3). Исследуемый колебательный контур состоит из последовательно соединенных катушки ~с известной индуктивностью Е и активным сопротивлением Л„), реостата Вр и конденсатора известной емкости С 1С~ или Сз). Напряжение Уг с конденсатора колебательного контура подают на вход 1' осциллографа.
Масштабная сетка, нанесенная на его экране, позволяет измерять параметры зависимости и® амплитуду и период затухающих колебаний. По осциллограмме и® наблюдают также переход от колебаний к апериодическому разряду конденсатора. Для его достижения увеличивают сопротивление контура с помощью реостата. Генератор сигналов специальной формы 1 предназначен для получения униполярных импульсов с целью сообщения энергии колебательному контуру.
ГгЪу, Са .''"р.-11Зт.,4 .Гн, ...,,ГЗ~,,1Я ~(~~ .НГЗ) (~.~) г$дкл'.:: 1~~,,"-;~Я;.;';.:,ф::.:.;,:~ ГГф ~Г)',~ф", ~~а. гГЗН .~~;.*Г . 1ГтГ . тГЗа ге~,' ..х~ *~ -,: гГИ гЫ""ъО„' 1(1~"""$~! В НЭ~ '""6Ъ р*'й ' (О) 1Г~)" 1Э гсй Выход ОВ К генератору сигналов спецвальной формы Рис. б. Монтажная схема: 30 — электронный осциллограф; 2, 3, 4 — см. рис. 5 П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Вьтолиение изчереиий 1. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
