III. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Петлю гистерезиса можно непосредственно наблюдать на экране осциллографа. Для этого на X-вход осциллографа надо подать напряжение, пропорциональное напряжённости магнитного поля в образце, а на Y-вход - напряжение пропорциональное индукции поля . Для наблюдения петли используется электрическая схема, приведённая на рисунке 8.

Исследуемым веществом является железо, из которого изготовлен сердечник тороида . Первичная обмотка тороида питается через резистор переменным током автотрансформатора , подключенного к сети напряжением 220 В. Напряжённость магнитного поля, создаваемого этим током внутри тороида, равна;

Если - падение напряжения на резисторе , то ток в катушке равен и, следовательно, выражение для напряжённости магнитного поля можно записать в такой форме:

. (10)

Таким образом, напряжённость магнитного поля тороида пропорциональна падению напряжения на резисторе .

При протекании переменного тока по первичной катушке тороида во вторичной возникает ЭДС индукции, величина которой определяется законом Фарадея;

,

где - поток магнитной индукции, - число витков вторичной катушки. Если - сечение сердечника тороида, то

и , (11)

где - индукция магнитного поля в сердечнике.

Пренебрегая незначительным падением напряжения во вторичной обмотке тороида, можно считать, что напряжение на её клеммах равно индуцируемой ЭДС, величина которой пропорциональна . Для получения напряжения, пропорционального , используется интегрирующая ячейка, удовлетворяющая условию , где - частота изменения напряжения. При этом условии падение напряжения на конденсаторе мало по сравнению с падением напряжения на резисторе , т.е. и, следовательно ток через ячейку равен приближённо

.

Напряжение на конденсаторе для любого момента, времени равно;

.

Используя соотношение (11), получаем

. (12)

Таким образом, индукция магнитного поля в тороиде пропорциональна напряжению на конденсаторе.

Если подать напряжение с конденсатора на вертикально отклоняющиеся пластины осциллографа, а напряжение с резистора на пластаны горизонтального отклонения, то на экране осциллографа получим смещение луча, пропорциональное по оси и пропор­циональное по оси .

Вместе с изменением, тока в первичной катушке тороида электронный луч будет пробегать ряд точек на экране, описывая петлю гистерезиса. За один период синусоидального изменения тока след электронного луча на экране опишет одну замкнутую кривую, а за каждый последующий - полностью её повторит. Поэтому на экране будет видна неподвижная петля гистерезиса. Увеличивая или уменьшая ток , можно получить на экране последовательно ряд различных по своей площади петель гистерезиса. Верхние точки петель гистерезиса находятся на кривой намагничивания. Следовательно, для построения кривой намагничивания необходимо снять координаты и вершин петель.

Величины и можно определить, зная величину напряжений и , вызывающих отклонение электронного луча на одно де­ление в направлении осей и . Тогда

и ,

где и - координаты вершин петель гистерезиса.

Подставляя последние выражения в формулы (10) и (12), получим

; .

Или

; . (13)

где обозначено:

и . (14)