Электричество и магнетизм (1188650), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Îíà çàâèñèò íå òîëüêî îò ïàðàìåòðîâ ãàëüâàíîìåòðà, íî è îò ñîïðîòèâëåíèÿ öåïè, ê êîòîðîé ïîäêëþ÷¼í ãàëüâàíîìåòð, ïîýòîìó îðìóëà (6) ñïðàâåäëèâà, åñëèïîëíûå ñîïðîòèâëåíèÿ èçìåðèòåëüíûõ öåïåé òîðîèäà è ñîëåíîèäà îäèíàêîâû: R = R1 .Ñõåìà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 4. Ê áëîêó ïèòàíèÿ (èñòî÷íèêó ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ) ïîäêëþ÷¼í ñïåöèàëüíûé ãåíåðàòîð, ïîçâîëÿþùèéñêà÷êàìè ìåíÿòü òîêè â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå. Îäèíàêîâûå ñêà÷êè ∆I (∼∆H ) âûçîâóò ðàçíûå îòêëîíåíèÿ ∆x (∼ ∆B ) íà ó÷àñòêàõ F D′è D′ E ′ : íà ðèñ. 1 ñêà÷îê ∆H1 ìîæåò äàòü è ∆B1 è ∆B2 .
Ïîýòîìó ãåíåðàòîð ìåíÿåò òîê íåðàâíîìåðíî: áîëüøèìè ñêà÷êàìè âáëèçè íàñûùåíèÿè ìàëûìè âáëèçè íóëÿ.Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.Áëîêïèòàíèÿ∅∅åí.òîêà∅∅∅3ARM?∅0,75 A∅Ï1 ∅ ∅ ∅ NT 0 NT 1A2A1∅∅∅ ∅RTK2Ï2∅∅∅∅∅∅∅∅ ∅ r r ∅K0K1∅ ∅èñ. 4. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïåòëè ãèñòåðåçèñàÒîê â íàìàãíè÷èâàþùåé îáìîòêå èçìåðÿåòñÿ àìïåðìåòðîì À1 ñ ïðåäåëîì 0,75 À ïðè ìàëûõ òîêàõ èëè àìïåðìåòðîì À2 ñ ïðåäåëîì 3 Àâ îáëàñòè íàñûùåíèÿ. Ïðè òîêàõ áîëüøå 0,75 À àìïåðìåòð À1 äîëæåíáûòü çàêîðî÷åí: êëþ÷ Ê1 çàìêíóò.
(Ñîïðîòèâëåíèå àìïåðìåòðà ìàëî èñðàâíèìî ñ ñîïðîòèâëåíèåì êëþ÷à, ïîýòîìó ïîêàçàíèÿ àìïåðìåòðà À1íå ïàäàþò äî íóëÿ äàæå ïðè çàìêíóòîì êëþ÷å.) Ïåðåêëþ÷àòåëü Ï1ïîçâîëÿåò ìåíÿòü íàïðàâëåíèå òîêà â ïåðâè÷íîé îáìîòêå.×óâñòâèòåëüíîñòü ãàëüâàíîìåòðà âî âòîðè÷íîé öåïè ìîæíî ìåíÿòü ñ ïîìîùüþ ìàãàçèíà ñîïðîòèâëåíèé RM . Êëþ÷ Ê2 ïðåäîõðàíÿåòàáîòà 3.4.4177ãàëüâàíîìåòð îò ïåðåãðóçîê è çàìûêàåòñÿ òîëüêî (!) íà âðåìÿ èçìåðåíèÿ îòêëîíåíèé çàé÷èêà.
Êëþ÷ Ê0 ñëóæèò äëÿ ìãíîâåííîé îñòàíîâêè çàé÷èêà (êîðîòêîå çàìûêàíèå ãàëüâàíîìåòðà). Ïåðåêëþ÷àòåëåì Ï2ìîæíî èçìåíÿòü íàïðàâëåíèå òîêà ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð.Ñõåìà íà ðèñ. 5 îòëè÷àåòñÿ îò ñõåìû íà ðèñ. 4 òîëüêî òåì, ÷òî âìåñòîòîðîèäà ïîäêëþ÷¼í êàëèáðîâî÷íûé ñîëåíîèä.Ñîïðîòèâëåíèÿ èçìåðèòåëüíûõ öåïåé òîðîèäà (R = RT + RM + R0 )′+ R0 ) äîëæíû áûòü îäèíàêîâû [ñì. çàìåè ñîëåíîèäà (R1 = RC + RM÷àíèå ïîñëå îðìóëû (6)℄.Áëîêïèòàíèÿ∅∅åí.òîêà∅∅∅3AA20,75 A∅K1A1Ï1∅∅RM ∅ NC1 R∅ C∅∅ ∅ ∅ NC0∅∅∅∅?Ï2K2∅∅∅∅ ∅∅∅ ∅∅ r r ∅K0∅ ∅èñ.
5. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ êàëèáðîâêè ãàëüâàíîìåòðà∅∅Ñîïðîòèâëåíèå òîðîèäà RT ≪ R0 ñîïðîòèâëåíèÿ ãàëüâàíîìåòðà,ïîýòîìó ñîïðîòèâëåíèÿ ìàãàçèíà â ñõåìå ñ òîðîèäîì è ñîëåíîèäîì îò′.ëè÷àþòñÿ íà âåëè÷èíó ñîïðîòèâëåíèÿ ñîëåíîèäà RC : RM = RC + RM×òîáû ñíÿòü íà÷àëüíóþ êðèËÀÒ Òð.âóþ íàìàãíè÷èâàíèÿ, íóæíî ðàçìàãíèòèòü ñåðäå÷íèê. Äëÿ ýòîãî ∼220 B ∅ An3 òîðîèä ïîäêëþ÷àåòñÿ ê öåïè ïåðå50 ö ∅ NT 0 ìåííîãî òîêà (ðèñ. 6). Ïðè óìåíüøåíèè àìïëèòóäû òîêà ÷åðåç íàèñ. 6.
Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿìàãíè÷èâàþùóþ îáìîòêó îò òîêàðàçìàãíè÷èâàíèÿ îáðàçöàíàñûùåíèÿ äî íóëÿ õàðàêòåðèñòèêè ñåðäå÷íèêà B è H ¾ïðîáåãàþò¿çà ñåêóíäó 50 ïåòåëü âñ¼ ìåíüøåé ïëîùàäè è â èòîãå ïðèõîäÿò â íóëåâóþ òî÷êó.Èçìåðåíèÿ íà÷èíàþòñÿ ñ ìàêñèìàëüíîãî òîêà(òî÷êà C íà ðèñ. 1). Ïåðåêëþ÷àÿ òóìáëåð ãåíåðàòîðà, ñëåäóåò èêñèðîâàòü òîê, ñîîòâåòñòâóþùèé êàæäîìó ïîëîæåíèþ òóìáëåðà, è îòêëîíåíèå çàé÷èêà ∆x, ñîîòâåòñòâóþùåå êàæäîìó ùåë÷êó òóìáëåðà. Ïðèòîêàõ < 0,75 À ðàçìûêàíèåì êëþ÷à Ê1 ïîäêëþ÷àåòñÿ àìïåðìåòð À1 .Äîéäÿ äî íóëåâîãî òîêà (òî÷êà E ), ñëåäóåò ïðè ðàçìûêàíèè êëþ÷à Ï1çàèêñèðîâàòü ïîñëåäíèé îòáðîñ ãàëüâàíîìåòðà âáëèçè òî÷êè E . Ñëåäóþùèé îòáðîñ ïðè çàìûêàíèè êëþ÷à Ï1 .
Òîê âáëèçè íóëÿ ìåíÿåòñÿÈññëåäîâàíèå ïåòëè.178Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàìàëî, íî ñêà÷êè ∆x îáû÷íî çàìåòíû. Ýòî ñîîòâåòñòâóåò âåðòèêàëüíûìó÷àñòêàì ïåòëè.Ïîìåíÿâ íàïðàâëåíèå òîêà â îáìîòêå NT 0 ïåðåêëþ÷àòåëåì Ï1 , ñëåäóåò, óâåëè÷èâàÿ òîê, ïðîéòè ó÷àñòîê EC ′ äî íàñûùåíèÿ äðóãîãî çíàêà. òî÷êå C ′ ïåðåêëþ÷àòåëåì Ï2 ñëåäóåò ïîìåíÿòü íàïðàâëåíèå òîêà â îáìîòêå NT 1 , ÷òîáû ïðè äâèæåíèè ïî ïðàâîé âåòâè ïåòëè çàé÷èê îòêëîíÿëñÿ â òó æå ñòîðîíó.  òî÷êå E ′ ïðè íóëåâîì òîêå åù¼ ðàç êëþ÷îì Ï1èçìåíÿåòñÿ íàïðàâëåíèå òîêà â ïåðâè÷íîé îáìîòêå, ÷òîáû ïðîéòè ó÷àñòîê E ′ F ′ C . Òàêèì îáðàçîì, èçìåðÿÿ øàã çà øàãîì îòêëîíåíèÿ çàé÷èêàïðè èçìåíåíèÿõ òîêà, íóæíî ïðîéòè âñþ ïåòëþ ãèñòåðåçèñà.Íåëüçÿ ïðè çàìêíóòîì êëþ÷å Ê2 ìåíÿòü òîê ñðàçó íà íåñêîëüêîùåë÷êîâ òóìáëåðà èëè îòêëþ÷àòü êëþ÷ Ï1 ïðè áîëüøèõ òîêàõ, òàêêàê ïðè ðåçêîì èçìåíåíèè òîêà ìîæíî ïîâðåäèòü ãàëüâàíîìåòð.Ïðè äâèæåíèè ïî ïåòëå òîê äîëæåí ìåíÿòüñÿ ñòðîãî ìîíîòîííî.
Åñëè ñëó÷àéíî ïðîïóùåí îäèí îòáðîñ çàé÷èêà, íåëüçÿ âåðíóòüñÿ íàçàä íàîäèí øàã ýòî ïðèâåä¼ò ê èñêàæåíèþ ïåòëè. Ñëåäóåò ïðè ðàçîìêíóòîì êëþ÷å Ê2 âåðíóòüñÿ ê íàñûùåíèþ è íà÷àòü îáõîä ïåòëè ñíà÷àëà.Ïðè íàðóøåíèè ìîíîòîííîñòè â èçìåðåíèè íà÷àëüíîé êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ îáðàçåö ñíîâà íàäî ðàçìàãíè÷èâàòü, à äëÿ ïðåäåëüíîé ïåòëèäîñòàòî÷íî âåðíóòüñÿ ê íàñûùåíèþ. Âîò ïî÷åìó èçìåðåíèÿ íà÷èíàþòñ ïðåäåëüíîé ïåòëè.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå èññëåäóþòñÿ íà÷àëüíàÿ (îñíîâíàÿ) êðèâàÿ íàìàãíè÷èâàíèÿ è ïðåäåëüíàÿ ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà äëÿ îáðàçöîâ òîðîèäàëüíîé îðìû, èçãîòîâëåííûõ èç ÷èñòîãî æåëåçà èëè ñòàëè.1.
Ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ. 4.2. Íå ïîäêëþ÷àÿ ãàëüâàíîìåòðà, ïðîâåðüòå ðàáîòó öåïè ïåðâè÷íîé îáìîòêè. Îïðåäåëèòå äèàïàçîí èçìåíåíèÿ òîêà.3. ×óâñòâèòåëüíîñòü ãàëüâàíîìåòðà, ïðè êîòîðîé çàé÷èê íå çàøêàëèâàåò, ìîæíî ïîäîáðàòü, ìåíÿÿ ñîïðîòèâëåíèå ìàãàçèíà RÌ . Óñòàíîâèòå íà÷àëüíîå çíà÷åíèå RÌ > RC ñîïðîòèâëåíèÿ ñîëåíîèäà. Çíà÷åíèÿ RMè RC óêàçàíû íà óñòàíîâêå.Âêëþ÷èòå îñâåòèòåëü ãàëüâàíîìåòðà. Øêàëó ìîæíî óñòàíîâèòü òàê,÷òîáû íóëåâîå ïîëîæåíèå çàé÷èêà áûëî íåäàëåêî îò êðàÿ øêàëû.àáîòà 3.4.4179Àêêóðàòíî îáîéäèòå âñþ ïåòëþ, ÷òîáû óáåäèòüñÿ, ÷òî çàé÷èê íèãäåíå âûõîäèò çà ïðåäåëû øêàëû.
Êàê ïðàâèëî, ñàìûå áîëüøèå ñêà÷êè ∆xïðîèñõîäÿò íà ó÷àñòêàõ EF è E ′ F ′ .Åñëè çàé÷èê âûøåë çà ïðåäåëû øêàëû ðàçîìêíèòå êëþ÷ Ê2 è,óâåëè÷èâ ñîïðîòèâëåíèå RM , íà÷íèòå îáõîä ïåòëè ñíà÷àëà.Åñëè çàøêàëèâàíèÿ íå ïðîèçîøëî è ìàêñèìàëüíîå îòêëîíåíèå ∆xáëèçêî ê êîíöó øêàëû ïðèñòóïàéòå ê èçìåðåíèÿì.5. Èçìåðåíèå ïðåäåëüíîé ïåòëè íà÷íèòå ñ ìàêñèìàëüíîãî òîêà íàìàãíè÷èâàíèÿ. Ôèêñèðóéòå âåëè÷èíó òîêà I , ñîîòâåòñòâóþùóþ êàæäîé ïîçèöèè òóìáëåðà ãåíåðàòîðà (I , à íå ∆I ), è ñêà÷êè ∆x, ñîîòâåòñòâóþùèåêàæäîìó ùåë÷êó.6.
Äëÿ êàëèáðîâêè ãàëüâàíîìåòðà ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ. 5.Óìåíüøèòå íà ìàãàçèíå ñîïðîòèâëåíèé çíà÷åíèå RM íà âåëè÷èíó RC :′RM= RM − RC . Óñòàíîâèòå òóìáëåð ãåíåðàòîðà òîêà íà ìàêñèìóìè, çàìêíóâ êëþ÷ Ï1 , çàïèøèòå çíà÷åíèå òîêà Imax . Ïîäêëþ÷èòå ãàëüâàíîìåòð (êëþ÷ Ê2 ). àçìûêàÿ êëþ÷ Ï1 , èçìåðüòå îòêëîíåíèå ãàëüâàíîìåòðà ∆x1 , âîçíèêøåå ïðè èçìåíåíèè òîêà ∆I1 = Imax . Ôîðìóëà(6) ïîçâîëÿåò âûðàçèòü èçìåíåíèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè ÷åðåç îòíîøåíèå ∆I1 /(∆x1 ) è âåëè÷èíó ∆x.7.
Íà÷àëüíóþ êðèâóþ íàìàãíè÷èâàíèÿ (ó÷àñòîê OAC íà ðèñ. 1) ìîæíîñíÿòü ïî òîé æå ñõåìå (ðèñ. 4), åñëè ïðåäâàðèòåëüíî ðàçìàãíèòèòü òîðîèä â öåïè ïåðåìåííîãî òîêà. Äëÿ ýòîãî ñîáåðèòå ñõåìó, èçîáðàæ¼ííóþíà ðèñ. 6. Âêëþ÷èòå ËÀÒ â ñåòü è óñòàíîâèòå òîê, ñîîòâåòñòâóþùèéíàñûùåíèþ (ó÷àñòîê CD íà ðèñ. 1). ó÷êîé ËÀÒà ìåäëåííî (çà 510 ñ)óìåíüøàéòå òîê äî íóëÿ. Îáðàçåö ðàçìàãíè÷åí.8. Âíîâü ïîäñîåäèíèòå òîðîèä ê öåïè, èçîáðàæ¼ííîé íà ðèñ. 4, è ñíèìèòå íà÷àëüíóþ êðèâóþ íàìàãíè÷èâàíèÿ.′9. Çàïèøèòå ïàðàìåòðû óñòàíîâêè: RM è RM äëÿ êîíòðîëÿ; ñîïðîòèâëåíèå ãàëüâàíîìåòðà R0 ; ðàçìåðû òîðîèäà: dT = 1 ñì, D = 10 ñì.Êîëè÷åñòâî âèòêîâ òîðîèäà è ïàðàìåòðû ñîëåíîèäà óêàçàíû íà óñòàíîâêå.Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1. Èñïîëüçóÿ îðìóëû (2) è (6), ïîëó÷èòå çàâèñèìîñòèH(À/ì) = f1 [I(À)]è ∆B(Òë) = f2 [∆x(ìì)].Âíèìàòåëüíî ïåðå÷èòàéòå ðàçäåë ¾Èññëåäîâàíèå ïåòëè¿.4.
Çàìêíèòå êëþ÷ Ê2 . Ñíà÷àëà, íå ïðîâîäÿ çàïèñåé, íàáëþäàéòå çà îòêëîíåíèÿìè çàé÷èêà ïðè êàæäîì ùåë÷êå òóìáëåðà.2. Ïîñòðîéòå ïåòëþ ãèñòåðåçèñà B = f (H). Äëÿ âûáîðà ìàñøòàáà ïðîñóììèðóéòå âñå ñêà÷êè ∆B (èëè ∆x) ïî ëåâîé ÷àñòè ïåòëè è âñå ñêà÷êèïî ïðàâîé ÷àñòè. Óáåäèòåñü, ÷òî ñóììû ñîâïàäàþò.180Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà âåùåñòâàÏîñòðîåíèå óäîáíî íà÷àòü ñ ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ H (òî÷êà Cèëè C ′ íà ðèñ.
1). Ïåðåõîä ê ñëåäóþùåìó çíà÷åíèþ H ñîîòâåòñòâóåòïåðâîìó ñêà÷êó ∆B è ò. ä. Îòëîæèâ âñå ∆B ïî îäíîé ñòîðîíå ïåòëè èäîéäÿ äî íàñûùåíèÿ, ïîñòðîéòå âòîðóþ ñòîðîíó òàêèì æå îáðàçîì.Íàéäèòå ñåðåäèíó ïåòëè è ïðîâåäèòå îñü H(I).3. Ïîñòðîéòå íà÷àëüíóþ êðèâóþ íàìàãíè÷èâàíèÿ íà òîì æå ãðàèêå.4. Îïðåäåëèòå ïî ãðàèêó êîýðöèòèâíóþ ñèëó Hc è èíäóêöèþ íàñûùåíèÿ Bs . Ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû ñ òàáëè÷íûìè.5. Îïðåäåëèòå ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå äèåðåíöèàëüíîé ìàãíèòíîéïðîíèöàåìîñòè µäè äëÿ íà÷àëüíîé êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ:µäè =1 dB.µ0 dH6.
Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè. Ñâåäèòå ðåçóëüòàòû â òàáëèöó:Ýêñïåðèì.Òàáëè÷í.AHc ìBs TµäèÊîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Ïî÷åìó ðåêîìåíäóåòñÿ íà÷èíàòü îáõîä ïåòëè ñ íàñûùåíèÿ îáðàçöà?2. Ïîëó÷èòå âûðàæåíèå, ñâÿçûâàþùåå îòêëîíåíèå ðàìêè ãàëüâàíîìåòðà è èçìåíåíèå èíäóêöèè îáðàçöà. Ïðè êàêèõ óñëîâèÿõ ñïðàâåäëèâî ýòî ñîîòíîøåíèå?3. Ïîëüçóÿñü òåîðåìîé î öèðêóëÿöèè, ïîëó÷èòå îðìóëó äëÿ íàïðÿæ¼ííîñòèìàãíèòíîãî ïîëÿ â äëèííîì ñîëåíîèäå.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. 110, 111, 118, 119.3. Êèíãñåï À.Ñ., Ëîêøèí .., Îëüõîâ Î.À. Îñíîâû Ôèçèêè. Ò. 1. Ìåõàíèêà,ýëåêòðè÷åñòâî è ìàãíåòèçì, êîëåáàíèÿ è âîëíû, âîëíîâàÿ îïòèêà. Ì.: Ôèçìàòëèò, 2001. ×. II, ãë. 5, 5.3.àáîòà 3.4.5181àáîòà 3.4.5Ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà (äèíàìè÷åñêèé ìåòîä)Öåëü ðàáîòû: èçó÷åíèå ïåòåëü ãèñòåðåçèñà åððîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ ñ ïîìîùüþ îñöèëëîãðàà. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: àâòîòðàíñîðìàòîð, ïîíèæàþùèé òðàíñîðìàòîð, èíòåãðèðóþùàÿ öåïî÷êà, àìïåðìåòð, âîëüòìåòð, ýëåêòðîííûé îñöèëëîãðà, äåëèòåëü íàïðÿæåíèÿ, òîðîèäàëüíûå îáðàçöûñ äâóìÿ îáìîòêàìè.Ôåððîìàãíèòíûå ìàòåðèàëû ÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ â òðàíñîðìàòîðàõ, äðîññåëÿõ, ìàøèíàõ ïåðåìåííîãî òîêà, òî åñòü â óñòðîéñòâàõ, ãäåîíè ïîäâåðãàþòñÿ ïåðèîäè÷åñêîìó ïåðåìàãíè÷èâàíèþ.
Èçó÷åíèå ìàãíèòíûõ õàðàêòåðèñòèê åððîìàãíåòèêîâ â ïåðåìåííûõ ïîëÿõ ïðåäñòàâëÿåò ïîýòîìó áîëüøîé ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè åððîìàãíåòèêîâ èõ êîýðöèòèâíàÿ ñèëà, ìàãíèòíàÿ ïðîíèöàåìîñòü, ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìàÿ â âèäå òåïëà ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè, èò.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
