Описание лабораторной установки.
Петля гистерезиса получается, если ферромагнетик поместить в магнитное поле, создаваемое переменным током. На горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки следует подать напряжение Ux пропорциональное В0 , а на вертикально отклоняющие пластины напряжение Uy, пропорциональное В. Схема лабораторной установки приведена на рисунке 4.
Рисунок 11. 4
Исследуемым веществом является сталь, из которой изготовлен сердечник тороида Т. Первичная (намагничивающая) обмотка тороида питается через сопротивление R1 переменным током I1, поэтому индукция магнитного поля внутри полого тороида (без сердечника) B0=m0×n1×I1, где n1- числовитков на единице длины тороида. Ток силой I1 проходит через сопротивление R1 , с которого подается напряжение на горизонтально отклоняющие пластины, поэтому:
(1)
Во вторичной обмотке тороида источником тока является ЭДС индукции. По закону Фарадея 
, где Ф – поток вектора магнитной индукции через площадь, охватываемую всеми витками вторичной обмотки. Если S площадь, охватываемая одним витком обмотки П, то
Ф = В×S×N2 и Е= -S×N2× 
,
где N2 – число витков вторичной обмотки.
Запишем закон Ома для вторичной обмотки, пренебрегая ее самоиндукцией. Получим:
E= Uc + I×R2 (2)
где
(3)
В (3) Uc – напряжение на конденсаторе С, q- заряд конденсатора. Если R2 велико (порядка 105 Ом), то первым слагаемым равенства (2) можно пренебречь и тогда:
|
|
|
E = I×R2= -S×N2× , откуда 
(4)
Подставляя (4) в (3), получим, что напряжение, подаваемое на вертикальные пластины осциллографа, равно:
(5)
Из (1) и (5) видно, что на одни пластины подается напряжение, пропорциональное В0, на другие пропорциональное В. На экране получается петля гистерезиса В= f(B0).
За один период изменения синусоидального тока в обмотках тороида след электронного луча на экране осциллографа опишет полную петлю гистерезиса, а за каждый следующий период в точности ее повторит. Поэтому на экране будет видна неподвижная петля гистерезиса. Увеличивая потенциометром R напряжение Ux, мы будем получать увеличение амплитуды колебаний В0 и получать на экране ряд различных по величине петель гистерезиса. Верхняя точка любой петли гистерезиса находится на кривой намагничивания. Следовательно, для построения кривой намагничивания нужно вычислить значения В и В0, сняв с осциллограмы координаты вершин петель гистерезиса nx и ny. Из формул (1) и (5) получаем:
, (6)
(7)
Величины Ux и Uy можно определить, зная величину напряжения ux и uy, вызывающих отклонения луча на экране осциллографа на одно деление по шкале в направлении соответствующих осей x и y при данном усилении. Тогда Ux=nx×ux и Uy=ny ×uy ,где nx и ny-координаты вершин петель гистерезиса. Подставляя это в (5) и (7), полим:
|
|
|
В0= 
×ux×nx=kx×nx, (8)
B= 
×uy×ny=ky×ny, (9)
где
kx= ×ux,, (10)
ky= ×uy (11)
величины постоянные при данных значениях R1, R2, C, n1,N2, S и при неизменном положении ручек осциллографа.
(R1=360 Ом, R2=400мОм, С=0,1мкФ, n1=150)
Порядок выполнения работы
I. Получение данных для петли гистерезиса.
1. Подсоединить разъемы входа «Х» осциллографа к гнезду Ux лабораторного стенда, а разъемы входа «Y» к гнезду Uy.
2. Включить осциллограф и дать ему прогреться в течение 3-5миут. Поворотом ручек «ось Х» и «ось Y» вывести светящееся пятно в центр экрана. Ручкой «яркость» установить желаемую яркость пятна, ручкой «фокусировка» сделать пятно более четким и малым.
3. Подключить лабораторный стенд к сети и дать ему прогреться в течении 3-5 минут. Повернуть ручку резистора R в крайнее правое положение, при этом ток первичной цепи должен быть максимальным.
4. С помощью ручки осциллографа «усиление Y» добиться, чтобы петля гистерезиса имела участок насыщения и занимала большую площадь экрана. После этого положение ручек управления осциллографом не менять в течение всего времени выполнения работы!
|
|
|
5. Снять координаты 10-12 точек петли гистерезиса в делениях координатной сетки экрана. Записать их в таблицу 1.
Таблица 11. 1
| nx | |||||||||||
| ny |
6. После выполнения I части схему не выключать! Перейти к выполнению II части.
II . Получение данных для кривой индукции.
7. Уменьшая подаваемое на тороид напряжение с помощью потенциометра R, получить на экране осциллографа семейство петель гистерезиса. Для каждой из петель снять координаты вершин nx и ny (брать nx>0 и ny>0).
8. Полученные для всех петель координаты записать в таблицу 2.
Таблица 11. 2
| nx | |||||||||||
| ny |
9. После снятия координат схему не выключать! Перейти к выполнению III части.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 307; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!