Правила выполнения работы

Проверить 1 правило Кирхгофа для узлов:

Проверить 2 правило Кирхгофа для контуров

Петрозаводский Государственный

Университет

Кольский филиал.

Одной из характерных особенностей ферромагнетиков является гистерезис. Явление гистерезиса заключается в том, что индукция магнитного поля в магнетике зависит не только от того магнитного поля, в которое помещен ферромагнетик, но и от того, каким было предварительное магнитное состояние материала.

Рис.1 Рис.2

Явление гистерезиса характеризуется петлей гистерезиса ферромагнетика, т.е. графиком зависимости B=f(H) при перемагничивании ферромагнетика в переменном магнитном поле (рис.1). Площадь петли пропорциональна энергии, необходимой для перемагничивания ферромагнетика. Вследствие этого петля гистерезиса - существенная характеристика ферромагнетика. На основании петли гистерезиса ферромагнетики подразделяют на мягкие и жесткие. По петле можно определить коэрцитивную силу Н_к и остаточную индукцию ферромагнетика В₀. По серии петель гистерезиса (рис.2) можно найти кривую намагничивания и на основании последней - относительную магнитную проницаемость

ферромагнетика и зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля,

Для нахождения петли гистерезиса применяются разные методы. Одним из наиболее удобных и быстрых считается осциллографический метод, хотя он и не отличается особой точностью.

Для осциллографирования петли гистерезиса можно использовать цепь по схеме, приведенной на рис.3.

Рис. 3

Тороид изготовлен из исследуемого ферромагнетика. Первичную обмотку тороида питают от звукового генератора ЗГ синусоидальным током. Цепь первичной обмотки содержит низкоомный резистор R₁,. Со вторичной обмоткой соединены конденсатор С и высокоомный резистор R₂. Напряжение на резисторе r₁ пропорционально току в первичной катушке тороида.

(1)

Поскольку напряженность магнитного поля в тороиде

(2)

где n - число витков первичной обмотки, l – длина средней линии тороида, то напряжение, подаваемое на х – пластины осциллографа будет равно:

(3)

Напряжение на конденсаторе интегрирующей цепи, которое подается на y – пластины осциллографа будет равно:

(4)

N₂ – число витков во вторичной катушке; Е – ЭДС индукции вторичной катушки; S – площадь витка вторичной катушки; В – магнитная индукция в тороиде.

Таким образом, измеряя напряжение на петле гистерезиса мы можем определить следующие параметры:

(5)

Определив H и B и, зная m₀ = 1,26×10^-6 Гн/м, можно определить магнитную проницаемость среды

(6)

Порядок выполнения работы.

1. Собрать цепь согласно схеме на рис.3. После проверки схемы преподавателем подать на нее напряжение.

2. Ручками управления осциллографа добиться возникновения на экране осциллографа четкой петли гистерезиса, так чтобы она точно уместилась на измерительной сетке экрана. (Цена деления одной клеточки осциллографа по х и у осям равна 0,1 В).

5. Определить координаты вершин петель гистерезиса для ряда убывающих дискретных значений силы тока первичной обмотки. Определив значения U₁ и U₂ для ряда убывающих значений тока первичной обмотки, по формулам (5) вычислить соответствующие им Н и В. Такие измерения проделать пять раз, причем должен быть охвачен весь диапазон токов, указанный в паспорте тороида.

5. Вычислить относительную магнитную проницаемость ферромагнетика по формуле 6 при всех напряженностях магнитного поля. Все результаты измерений и вычислений поместить в таблицу. Построить график зависимости μ от Н.

Параметры измерительного стенда следующие: R₁ =2 Om; R₂ =7500 Om; N₁ = 75; N₂ =75; S =2,5 cm²; C=1 мкф;