Электричество и магнетизм (1188650), страница 31
Текст из файла (страница 31)
 ðàáîòåèññëåäóþòñÿ ñòåðæíè èç íèêåëÿ è åððèòà.1. Ïåðåä íà÷àëîì ðàáîòû ñ ïîìîùüþ ãðàèêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè òåðìîïàðû ðàññ÷èòàéòå ïðåäåëüíî äîïóñòèìóþ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ, åñëèèçâåñòíî, ÷òî òåìïåðàòóðà îáðàçöà íå äîëæíà ïðåâûøàòü 400 ◦ C.2. Ïîìåñòèâ åððîìàãíèòíûé ñòåðæåíü â êàòóøêó, âêëþ÷èòå òðàíñîðìàòîð Òð â ñåòü íà 220 Â. Îáðàçåö ñëåäóåò îïóñòèòü äî óïîðà, ïîäêîòîðûì ðàñïîëîæåíà òåðìîïàðà.3. Ñ ïîìîùüþ ïîòåíöèîìåòðà R1 óñòàíîâèòå â öåïè êàòóøêè L1 òîê I1 ,âûçûâàþùèé îòêëîíåíèå ñòðåëêè ìèêðîàìïåðìåòðà ïðèìåðíî íà 3/4øêàëû.4.
Óñòàíîâèòå ðåîñòàò R0 â ñðåäíåå ïîëîæåíèå è ïîäêëþ÷èòå ïå÷ü ê èñòî÷íèêó 36 Â. Òóìáëåðîì, ðàñïîëîæåííûì ïîä êàòóøêàìè, âêëþ÷èòåâåíòèëÿòîð.5. Ïîäáåðèòå ðåæèì, óäîáíûé äëÿ îïðåäåëåíèÿ òî÷êè Êþðè: ÷òîáûáûñòðåå äîéòè îò êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû äî íà÷àëà ðàáî÷åãî ó÷àñòêà ∆T (ðèñ. 1), óñòàíîâèòå ìàêñèìàëüíûé òîê íàãðåâà ïå÷è (I0 ≃ 5 À)ñ ïîìîùüþ ðåîñòàòà R0 . Çàìåòèâ íà÷àëî ñïàäà òîêà èíäóêöèè, óìåíüøèòå òîê íàãðåâà âäâîå.
Îöåíèòå ãðàíèöû ðàáî÷åãî äèàïàçîíà òåðìîïàðû ∆U (∼∆T ) è èíòåðâàë ðåçêîãî èçìåíåíèÿ òîêà ∆I1 . Ìàêñèìàëüíûéòîê I1 äîëæåí áûòü áëèçîê ê êîíöó øêàëû.CV(T)B7-27(R)lKèñ. 4. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêèäëÿ èññëåäîâàíèÿ R(T )òîêà I1 òî÷êè äîëæíû ëåæàòü ïî÷àùå. Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ïðè íàãðåâàíèè è îõëàæäåíèè îáðàçöà.7. Ïîâòîðèòå ïï. 26 äëÿ âòîðîãî îáðàçöà.8. Îõëàäèâ êàòóøêó, îòêëþ÷èòå ïå÷ü è òîê íàìàãíè÷èâàíèÿ.Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1.
Ïîñòðîéòå ãðàèêè I1 = f [U (äåë)℄, íå ïåðåñ÷èòûâàÿ êàæäóþ òî÷êó â ∆T ◦ C. Îïðåäåëèòå òî÷êó Êþðè êàê òåìïåðàòóðó ñðåäíåé òî÷êèó÷àñòêà êðèâîé ñ ìàêñèìàëüíûì íàêëîíîì êàñàòåëüíîé (â åäèíèöàõU äåë).Äëÿ âûáðàííîé òî÷êè ïåðåñ÷èòàéòå U (äåë) ñíà÷àëà â ìèëëèâîëüòû(150 äåë 45 ìÂ), à çàòåì ïî ãðàèêó ÷óâñòâèòåëüíîñòè òåðìîïàðû â ∆T ◦ C. Çíàÿ êîìíàòíóþ òåìïåðàòóðó, îïðåäåëèòå òåìïåðàòóðó Êþðè Θ.2. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòü è ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.Á.
Îïðåäåëåíèå òî÷êè Êþðèïî èçìåíåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿÝêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà äëÿ èññëåäîâàíèÿ çàâèñèìîñòèîìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ åððîìàãíåòèêà îò òåìïåðàòóðû ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 4. Íèêåëåâàÿ ñïèðàëü C, íàìîòàííàÿ íà àðîðîâóþ òðóáêó, çàêëþ÷åíà â êåðàìè÷åñêóþ òðóáêó è ïîìåùåíà â òðóá÷àòóþ ïå÷ü Ï.Íàãðåâ ïå÷è ðåãóëèðóåòñÿ ïåðåêëþ÷àòåëåì Ê. Òåìïåðàòóðà àðîðîâîé òðóáêè (ñïèðàëè) êîíòðîëèðóåòñÿ òåðìîïàðîé Òï, ïîäêëþ÷¼ííîéê ìèëëèâîëüòìåòðó V , ïðîêàëèáðîâàííîìó â ãðàäóñàõ. Ñîïðîòèâëåíèåñïèðàëè èçìåðÿåòñÿ öèðîâûì âîëüòìåòðîì B7-27.172Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàÇÀÄÀÍÈÅB ýòîì óïðàæíåíèè ïðåäëàãàåòñÿ ñíÿòü çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿíèêåëåâîé ñïèðàëè îò òåìïåðàòóðû è îïðåäåëèòü òî÷êó Êþðè.1. Âêëþ÷èòå â ñåòü öèðîâîé âîëüòìåòð. Èçìåðüòå ñîïðîòèâëåíèå íèêåëåâîé ñïèðàëè ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå (R ≃ 10 Îì).2. Âêëþ÷èòå ïå÷ü â ñåòü íà 220  è ïîñòàâüòå ïåðåêëþ÷àòåëü Ê â ñðåäíååïîëîæåíèå.3. Èçìåðÿéòå ñîïðîòèâëåíèå R è òåìïåðàòóðó ñïèðàëè T ÷åðåç êàæäûå 20 ãðàäóñîâ, íå îñòàíàâëèâàÿ íàãðåâà.
Ïðè òåìïåðàòóðå îáðàçöà> 200 ◦ C ìîùíîñòü íàãðåâà ñëåäóåò óâåëè÷èòü.Äîéäÿ äî ïðåäåëüíîé òåìïåðàòóðû (Tmax = 450 ◦ C), îòêëþ÷èòå íàãðåâ è ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ïðè îõëàæäåíèè îáðàçöà äî 100 ◦ C.Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1. Ïîñòðîéòå ãðàèêè R = f (T ). Ïî èçìåíåíèþ òåìïåðàòóðíîãî êîýèöèåíòà ñîïðîòèâëåíèÿ (ïåðåñå÷åíèþ êàñàòåëüíûõ ê ïðÿìîëèíåéíûìó÷àñòêàì ãðàèêà R = f (T )) íàéäèòå òî÷êó Êþðè (ðèñ.
2).2. ðàäóèðîâêà ìèëëèâîëüòìåòðà ñîîòâåòñòâóåò òåðìîïàðå æåëåçî-êîíñòàíòàí. Åñëè â óñòàíîâêå èñïîëüçóåòñÿ ìåäü-êîíñòàíòàí, ñäåëàéòå ïåðåñ÷¼ò òî÷êè Êþðè Θ, èñïîëüçóÿ ãðàèêè ÷óâñòâèòåëüíîñòè îáåèõ òåðìîïàð (íå çàáóäüòå ó÷åñòü êîìíàòíóþ òåìïåðàòóðó îáû÷íî ≈ 20 ◦ C).3. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè è ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. ×åì îòëè÷àþòñÿ àòîìû ïàðà- è äèàìàãíåòèêîâ ïî ìàãíèòíûì õàðàêòåðèñòèêàì â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ?2. Êàê èçìåíÿþòñÿ õàðàêòåðèñòèêè âåùåñòâà ïðè àçîâûõ ïåðåõîäàõ ïåðâîãîè âòîðîãî ðîäà?3.∗ Êàêèå äâà êîíêóðèðóþùèõ âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó àòîìàìè õàðàêòåðíûäëÿ åððîìàãíèòíîãî âåùåñòâà?4.∗ Íà îäíîì ãðàèêå êà÷åñòâåííî èçîáðàçèòå íà÷àëüíûå êðèâûå íàìàãíè÷èâàíèÿ B(H) äëÿ åððîìàãíåòèêà ïðè òð¼õ òåìïåðàòóðàõ: êîìíàòíîé, áîëååâûñîêîé è òåìïåðàòóðå âûøå òî÷êè Êþðè.
Óêàæèòå íà îñè H , ãäå ëåæèòîáëàñòü, ñîîòâåòñòâóþùàÿ óñëîâèÿì íàñòîÿùåé ðàáîòû.ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛÎáùèé êóðñ èçèêè. Ò. III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1. Ñèâóõèí Ä.Â.1983. 74, 79.2. Êàëàøíèêîâ Ñ.. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà, 1977. ë. ÕI, 110, 111,119.àáîòà 3.4.4173àáîòà 3.4.4Ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà (ñòàòè÷åñêèé ìåòîä)Öåëü ðàáîòû: èññëåäîâàíèå êðèâûõ íàìàãíè÷èâàíèÿ åððîìàãíåòèêîâ ñ ïîìîùüþ áàëëèñòè÷åñêîãî ãàëüâàíîìåòðà. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ãåíåðàòîð òîêà ñ áëîêîì ïèòàíèÿ, òîðîèä, ñîëåíîèä, áàëëèñòè÷åñêèé ãàëüâàíîìåòð ñ îñâåòèòåëåì è øêàëîé,àìïåðìåòðû, ìàãàçèí ñîïðîòèâëåíèé, ëàáîðàòîðíûé àâòîòðàíñîðìàòîð (ËÀÒ), ðàçäåëèòåëüíûé òðàíñîðìàòîð.Ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ B èBC Díàïðÿæ¼ííîñòü ìàãíèòíîãî ïîBs 6)ëÿ H â åððîìàãíèòíîì ìàEòåðèàëå íåîäíîçíà÷íî ñâÿçàíûA6ìåæäó ñîáîé: èíäóêöèÿ çàâèBrHc ñèò íå òîëüêî îò íàïðÿæ¼ííî?p F′ñòè, íî è îò ïðåäûñòîðèè îá6 ∆H O FH1ðàçöà.
Ñâÿçü ìåæäó èíäóêöè∆B1åé è íàïðÿæ¼ííîñòüþ ïîëÿ òèE′ ??ïè÷íîãî åððîìàãíåòèêà èëëþ∆B2ñòðèðóåò ðèñ. 1. Åñëè ê ðàç′′6D Cìàãíè÷åííîìó îáðàçöó íà÷èíàþò ïðèêëàäûâàòü ìàãíèòíîå ïî èñ. 1. Ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà åððîìàãíåòèêàëå, òî åãî íàìàãíè÷èâàíèå ñëåäóåò êðèâîé OACD, âûõîäÿùåéèç íà÷àëà êîîðäèíàò.
Ýòó êðèâóþ íàçûâàþò îñíîâíîé êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ.Èíäóêöèÿ B â îáðàçöå ñîñòîèò èç èíäóêöèè, ñâÿçàííîé ñ íàìàãíè÷èâàþùèì ïîëåì H , è èíäóêöèè, ñîçäàâàåìîé ñàìèì íàìàãíè÷åííûìîáðàçöîì.  ñèñòåìå ÑÈ ýòà ñâÿçü èìååò âèäB = µ0 (H + M ),(1)ãäå M íàìàãíè÷åííîñòü ìàãíèòíûé ìîìåíò åäèíè÷íîãî îáú¼ìàîáðàçöà, à µ0 ìàãíèòíàÿ ïîñòîÿííàÿ.
Êðèâàÿ OACD, èçîáðàæàþùàÿçàâèñèìîñòü B(H), ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàåò ñ çàâèñèìîñòüþ M (H), ïîñêîëüêó âòîðîé ÷ëåí â âûðàæåíèè (1) â ìàëûõ ïîëÿõ ñóùåñòâåííîïðåâîñõîäèò ïåðâûé.  òî÷êå C íàìàãíè÷åííîñòü M äîñòèãàåò íàñûùåíèÿ, è äàëüíåéøåå ìåäëåííîå óâåëè÷åíèå èíäóêöèè ïðîèñõîäèò â îñíîâíîì âñëåäñòâèå ðîñòà H .174Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàÍàìàãíèòèì îáðàçåö äî íàñûùåíèÿ äî òî÷êè D. Ñîîòâåòñòâóþùååçíà÷åíèå èíäóêöèè Bs íàçûâàþò èíäóêöèåé íàñûùåíèÿ. Ïðè óìåíüøåíèè ïîëÿ H äî íóëÿ çàâèñèìîñòü B(H) èìååò âèä êðèâîé DCE , è ïðèíóëåâîì ïîëå èíäóêöèÿ èìååò êîíå÷íîå íåíóëåâîå çíà÷åíèå.
Ýòîîñòàòî÷íàÿ èíäóêöèÿ Br . ×òîáû ðàçìàãíèòèòü îáðàçåö, òî åñòü ïåðåâåñòè åãî â ñîñòîÿíèå F , íåîáõîäèìî ïðèëîæèòü ¾îáðàòíîå¿ ìàãíèòíîåïîëå Hc , êîòîðîå íàçûâàþò êîýðöèòèâíîé ñèëîé.Çàìêíóòàÿ êðèâàÿ DEF D′ E ′ F ′ D, âîçíèêàþùàÿ ïðè öèêëè÷åñêîìïåðåìàãíè÷èâàíèè îáðàçöà, íàìàãíè÷åííîãî äî íàñûùåíèÿ, íàçûâàåòñÿïðåäåëüíîé ïåòë¼é ãèñòåðåçèñà. ðàáîòå èññëåäóþòñÿ åððîìàãíèòíûå îáðàçöû òîðîèäàëüíîé îðìû.- I∅∅6 NT 0NT 1DNNC0 C1 = ∅d ?3∅èñ.
2. Ñõåìà äëÿ èçìåðåíèÿèíäóêöèîííîãî òîêà (èëè çàðÿäà)èñ. 3. Ñõåìà äëÿêàëèáðîâêè ãàëüâàíîìåòðàÈçëîæèì êîðîòêî ñóòü ìåòîäà. Íà òîðîèäàëüíûé ñåðäå÷íèê (ðèñ. 2)ðàâíîìåðíî íàìîòàíà íàìàãíè÷èâàþùàÿ îáìîòêà ñ ÷èñëîì âèòêîâ NT 0 ,à ïîâåðõ íå¼ èçìåðèòåëüíàÿ îáìîòêà ñ ÷èñëîì âèòêîâ NT 1 .Åñëè áûñòðî èçìåíèòü òîê â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå, òî â èçìåðèòåëüíîé îáìîòêå âîçíèêàåò ÝÄÑ èíäóêöèè. Òîê, âûçâàííûé ýòîéÝÄÑ, òå÷¼ò ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð , êîòîðûé ðàáîòàåò â áàëëèñòè÷åñêîì(èìïóëüñíîì) ðåæèìå, òî åñòü ðåàãèðóåò íà ïîëíûé çàðÿä, ïðîòåêøèé÷åðåç êàòóøêó ãàëüâàíîìåòðà (ïîäðîáíåå áàëëèñòè÷åñêèé ðåæèì îïèñàí â ðàáîòå 2.2.6).Íàïðÿæ¼ííîñòü ïîëÿ H â ñåðäå÷íèêå ïðîïîðöèîíàëüíà òîêó I â ïåðâè÷íîé îáìîòêå NT 0 , à èçìåíåíèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè B çàðÿäó,ïðîòåêøåìó ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð ïðè èçìåíåíèè òîêà íàìàãíè÷èâàíèÿ.Òàêèì îáðàçîì, èçìåðÿÿ òîêè, òåêóùèå ÷åðåç îáìîòêó NT 0 , è ñóììèðóÿ îòêëîíåíèÿ ãàëüâàíîìåòðà, ïîäêëþ÷¼ííîãî ê îáìîòêå NT 1 , ìîæíîðàññ÷èòàòü çàâèñèìîñòü B(H) äëÿ ìàòåðèàëà ñåðäå÷íèêà.àññìîòðèì ïîäðîáíåå, êàê âûðàçèòü B è H ÷åðåç ïàðàìåòðû, èçìåðÿåìûå â ýêñïåðèìåíòå.
Íàïðÿæ¼ííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ H â òîðîèäåçàâèñèò îò òîêà, òåêóùåãî â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå:H=ãäå D ñðåäíèé äèàìåòð òîðà.NT 0I,πD(2)àáîòà 3.4.4175Ïóñòü â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå òîê ñêà÷êîîáðàçíî èçìåíèëñÿ íàâåëè÷èíó ∆I . Ïðè ýòîì ìåíÿåòñÿ ïîëå H â òîðîèäå: ∆H ∼ ∆I .Èçìåíåíèå ïîëÿ ∆H ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ïîòîêà ìàãíèòíîé èíäóêöèè Φ â ñåðäå÷íèêå, è â èçìåðèòåëüíîé îáìîòêå ñå÷åíèÿ ST ÷èñëîìâèòêîâ NT 1 âîçíèêàåò ÝÄÑ èíäóêöèè:E =−dΦdB= −ST NT 1.dtdt×åðåç ãàëüâàíîìåòð ïðîòåêàåò èìïóëüñ òîêà; ïåðâûé îòáðîñ çàé÷èêàãàëüâàíîìåòðà, ðàáîòàþùåãî â áàëëèñòè÷åñêîì ðåæèìå, ïðîïîðöèîíàëåí âåëè÷èíå ïðîøåäøåãî ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð çàðÿäà q :qϕ= .bÊîýèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè b íàçûâàþò áàëëèñòè÷åñêîé ïîñòîÿííîé ãàëüâàíîìåòðà.Ñâÿæåì îòêëîíåíèå çàé÷èêà ϕ ñ èçìåíåíèåì ìàãíèòíîé èíäóêöèè ∆B :ZZ11ST N T 1q∆B,I dt =E dt =|ϕ| = =(3)bbbRbRãäå R ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå èçìåðèòåëüíîé öåïè òîðîèäà, ST ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñåðäå÷íèêà: ST = πdT 2 /4.Áàëëèñòè÷åñêóþ ïîñòîÿííóþ b ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè ïðîâåñòèàíàëîãè÷íûå èçìåðåíèÿ, âçÿâ âìåñòî òîðîèäà ñ ñåðäå÷íèêîì ïóñòîòåëûé ñîëåíîèä ñ ÷èñëîì âèòêîâ NC0 , íà êîòîðûé íàìîòàíà êîðîòêàÿ èçìåðèòåëüíàÿ êàòóøêà ñ ÷èñëîì âèòêîâ NC1 (ðèñ.
3).  äëèííîì ñîëåíîèäå (ïðàêòè÷åñêè äîñòàòî÷íî, ÷òîáû åãî äëèíà ïðåâûøàëà 6 äèàìåòðîâ:lC > 6dC ) ïîëå H ìîæíî ðàññ÷èòàòü òàê æå, êàê äëÿ òîðîèäà (ñì. (2));B è H â ñîëåíîèäå ñâÿçàíû ëèíåéíî, ïîýòîìó ñâÿçü ìåæäó èçìåíåíèåìòîêà ∆I1 â îáìîòêå NC0 è èçìåíåíèåì ìàãíèòíîé èíäóêöèè ∆BC èìååòïðîñòîé âèä:µ0 NC0∆I1 .∆BC =(4)lCÈçìåíåíèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè â ñîëåíîèäå ñâÿçàíî ñ îòêëîíåíèåì ϕ1 çàé÷èêà ãàëüâàíîìåòðà îðìóëîé, àíàëîãè÷íîé îðìóëå (3):ϕ1 =SC NC1∆BC .bR1(5)Çäåñü R1 ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå èçìåðèòåëüíîé öåïè ñîëåíîèäà, SC ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ñîëåíîèäà: SC = πd2C /4.176Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàÒàêèì îáðàçîì, âûðàæåíèÿ (3), (4) è (5) ïîçâîëÿþò, èñêëþ÷èâ áàëëèñòè÷åñêóþ ïîñòîÿííóþ b, óñòàíîâèòü ñâÿçü ìåæäó îòêëîíåíèåì çàé÷èêàâ äåëåíèÿõ ∆x (∆x ∼ ϕ) è èçìåíåíèåì ìàãíèòíîé èíäóêöèè ∆x ∼ Bâ ñåðäå÷íèêå òîðîèäà:∆B [Ò] = µ0dCdT2∆xR NC0 NC1∆I1.R1 NT 1 lC∆x1(6)Ñòðîãî ãîâîðÿ, âåëè÷èíà b ýòî íå êîíñòàíòà.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
