Методика эксперимента. Схема установки изображена на рис

Схема установки изображена на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Блок-схема экспериментальной установки

Исследуемый образец выполнен в виде тороидального трансформатора Т, первичная обмотка которого содержит витков, а вторичная – витков. Напряжение на первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора PQ через сопротивление . Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с сопротивлением и конденсатором . С сопротивления на вход усилителя горизонтального отклонения осциллографа PO подается напряжение пропорциональное напряженности магнитного поля . На вертикальный вход Y с конденсатора подается напряжение , пропорциональное индукции магнитного поля . При радиусе витка обмотки(r_b<r_a) меньшем радиуса тороида напряжённость магнитного поля в тороиде:

(6.7)

где ; ; .

Так как падение напряжения на сопротивлении , то с учетом (6.7)

(6.8)

Величина определяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси :

(6.9)

С учетом (6.9) выражение для может быть записано в виде:

(6.10)

По закону Фарадея ЭДС индукции во вторичной обмотке

(6.11)

где – поток вектора магнитной индукции через один виток; – площадь поперечного сечения тороида.

По закону Ома для вторичной обмотки получаем:

, (6.12) где – напряжение на конденсаторе; – ток во вторичной обмотке.

Так как , уравнение (6.12) может быть записано с учетом (6.11) в следующем виде:

Отсюда

(6.13)

Учитывая (6.13), найдем напряжение , равное напряжению на конденсаторе:

(6.14)

где – заряд на обкладках конденсатора.

Если известен коэффициент отклонения луча по вертикали, то

(6.15)

Из выражений (6.14) и (6.15) получаем:

(6.16)

Подав одновременно напряжения и на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины, получим на экране осциллографа петлю гистерезиса.

По площади петли можно найти работу перемагничивания и энергию магнитного поля в цикле перемагничивания, отнесенную к единице объема. Малое изменение объемной плотности намагничивания определяется по формуле:

(6.17)

Работа расходуется на изменение внутренней энергии единицы объема ферромагнетика. За полный цикл перемагничивания

(6.18)

Учитывая (6.10) и (6.15), получаем:

или , (6.19)

где – площадь петли гистерезиса; − площадь поперечного сечения сердечника.

Задание 1. Определение основной кривой намагничивания.

1. Установить на стенде приборы, указанные на рис. 6.5.

2. Ознакомившись с описанием установки и методом измерения, соединить приборы в соответствии со схемой, изображенной на рис. 6.5.

3. Ознакомиться с работой звукового генератора PQ и электронного осциллографа PO в режиме измерения фигур Лиссажу.

4. Подготовить приборы к работе:

а) установить следующие параметры выходного сигнала звукового генератора: 2 кГц – частота; 0 В – выходное напряжение;

б) отключить развертку на осциллографе PO.

5. Включить лабораторный стенд и приборы. Установить луч в центре экрана осциллографа, после чего, регулируя величину выходного напряжения на звуковом генераторе и усиление по оси Y, установить максимальную петлю гистерезиса в пределах экрана, соответствующую магнитному насыщению образца. Уменьшая величину выходного напряжения, получить семейство петель гистерезиса ( рис. 6.3) – не менее 5 петель. Для каждой петли снять координаты «x» и «y» ее вершины и записать их в таблицу (можно скопировать их на кальку с экрана).

Задание 2. Оценка работы перемагничивания за один цикл.

1. Получить максимальную петлю гистерезиса и зарисовать на кальке в координатах x и y.

2. Скопировать эту петлю на миллиметровую бумагу, измерить ее площадь.

3. Определить работу перемагничивания за один цикл по форму- ле (6.19).

Задание 3.Определение коэрцитивной силы.

1. По максимальной петле гистерезиса найти координату – , соответствующую коэрцитивной силе – (рис. 6.5).

2. По формуле (6.10) рассчитать .

3.По полученному значению определить группу ферромагнетика (мягкий или жесткий).