Полная кривая перемагничивания ферромагнитного образца называется петлей гистерезиса.

Процесс перемагничивания образца сопровождается выделением тепла, возникающего в результате "трения между границами доменных стенок". Поэтому площадь петли пропорциональна энергии перемагничивания данного ферромагнетика и численно равна

Эта часть энергии переходит в теплоту. Величина W представляет собой энергию, выделяющуюся в виде теплоты в единице объема за один цикл перемагничивания. Если частота переменного тока υ, то количество выделяемое за 1 сек. равно

ТЕОРИЯ МЕТОДА

Петлю гистерезиса нетрудно получить на экране электронно-лучевой трубки осциллографа. Петля гистирезиса получается, если ферромагнетик поместить в магнитное поле, создаваемое переменным током, на горизонтально отклоняющие пластины подать напряжение U_х, пропорциональное Н

откуда

(1),

а на вертикально отклоняющие пластины напряжение пластины U_у, пропорциональное В

откуда

(2).

Принципиальная схема установки приведена на рис.3.

Рис.3

За один период синусоидального изменения тока след электронного луча на экране опишет петлю гистерезиса, а за каждый следующий период в точности ее повторит. Поэтому на экране будет видна неподвижная петля гистерезиса. Увеличивая реостатом напряжение U_х, мы будем увеличивать амплитуду колебаний Н и получать на экране последовательно ряд различных по своей площади петель гистерезиса. Верхняя точка петли гистерезиса находится на кривой намагничивания. Следовательно, для построения кривой намагничивания необходимо снять с осциллографа координаты n_х и n_у вершин петель гистерезиса (рис. 4). Для построения кривой намагничивания вычисляют значение Н и В из формулы (1) и (2), переписанных

(3)

где

(4)

где

Величины напряжений U_х и U_у, вызывающие отклонение электронного луча на одно деление в направлении осей х и у при данном усилении даются в таблице постоянных величин n, R, C, S, N₂, которые должны быть записаны в системе СИ:

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Включить осциллограф и вывести электронный луч в центр координатной сетки, одновременно включается тороид в сеть.

2. С помощью рукоятки "усиления по горизонтали" и потенциометра добиться того, чтобы гистерезиса имела участок насыщения и занимала большую часть экрана.

3. Определить координаты n_х и n_у вершин этой петли в делениях координатной сетки экрана осциллографа.

4. Снять координаты 10-12 различных точек этой петли в делениях координатной сетки экрана осциллографа.

5. Вычертить петлю на миллиметровке, выбирая по осям х и у такой же масштаб, как и на координатной сетке.

6. Уменьшая подаваемое напряжение с помощью потенциометра, получить на экране осциллографа последовательно семейство петель гистерезиса. Снять для каждой из них координаты вершины измерения повторять до тех пор, пока петля не вернется в точку (6-8 измерений). Полученные измерения занести в таблицу 1.

7. Отключить осциллограф.

Таблица 1.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

1. Вычислить значения и .

2. Вычислить значения для координат вершин всех петель гистерезиса. Результаты занести в табл. 2.

Таблица 2.

Измерения
В (Тесла)

3. По полученным данным построить график зависимости В=f(Н) откладывая по оси х значения , а по оси у значения В в теслах.

4. Определить потери на перемагничивание для чего:

А) подсчитать число n миллиметровых клеток, охватываемых ветвей половиной петли, вычерченной на миллиметровке. Вычислить N=2;

Б) по формуле , где γ - частота переменного тока, вычислить тепловые потери на перемагничивание.

Таблица 3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется индукцией, напряженностью поля? Какими единицами они измеряются?

2. Что такое магнетики и на какие классы они делятся?

3. Что такое ферромагнетики? Как ведут они себя в магнитном поле?

4. В чем состоит явление гистерезиса?

5. Что такое остаточное намагничивание и коэрцитивная сила?

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Т.2 Курс общей физики.

2. Алексеев В.Ф. и др. Лабораторный справочник по физике ВШ 1988 г.

3. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике ВШ 1986 г.

4. Яворский Б.М. и Детлаф А.А. Справочник по физике. Наука 1985 г. § 111.4.5. и § 111.12.5.

Министерство образования Российской Федерации

Московский Государственный открытый университет

_______________________________________________

Губкинский институт (филиал)

Лабораторная работа № 7

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: