2. Контрольные вопросы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

"ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ"

1. Цель работы Целью данной работы является приобретение навыков по исследованию магнитных ферритов и знакомство с измерительным оборудованием.

2. Краткие теоретические сведения

Происходят потери, которые выделяются в виде рассеиваемой тепловой энергии. Эти потери бывают трех видов:

– Р_г – гистерезисные потери;

– Р_в – потери на вихревые токи;

– Р_Д – дополнительные потери.

Р_г – это потери, произошедшие за один цикл перемагничивания. Для каждого материала Р_г определяются по форумле Р_г=(kfBⁿ_max)/D, где k – коэффициент, зависящий от свойств материала, B_max – максимальное значение магнитной индукции, n – показатель степени от 1.6 до 2, D – плотность материала.

Наибольшие потери на гистерезисе – это потери на вихревые токи. Р_в зависят от магнитных и электрических свойства материала. Соответственно, Р_в можно определить по формуле Р_в=(1.6h²f²B²_max)/(Dθ), где h – толщина листа, θ – магнитная проводимость. Вихревые токи, созданные магнитным полем, ухудшают работу изделия. Наибольшие потери возникают там, где торцы или место стыковки сердечников неплотно подобраны. Соответственно в местах плохого контакта появляются вихревые токи, частота которых намного больше частоты внешнего электрического поля. Поэтому торцы сердечников тщательно шлифуют и полируют.

Р_Д=Р-(Р_г+Р_в) – это потери вызванные магнитной вязкостью материала. Их определяют как разность между полными потерями и суммой потерь на гистерезис и вихревые токи. Этот вид потерь учитывают, если сердечник работает в импульсном режиме. Например, сердечник, предназначенный работать в импульсных устройствах, имеет прямоугольную петлю гистерезиса. При значительных дополнительных потерях он становится сердечником с крутой петлей гистерезиса. Следовательно, на выходе формируются прямоугольные импульсы с большим фронтом и срезом.

Если максимум магнитных потерь совпадает с максимумом угловой частоты приложенного переменного поля, то такое явление называют ферромагнитным резонансом. Его частота определяется по формуле ω_р=γH, где γ – гиромагнитный момент. Явление ферромагнитного резонанса используют в устройствах, работающих в СВЧ диапазоне.

На сегодняшний день существует несколько видов магнитных материалов: термомагнитные и стрикционные материалы.

– Термомагнитные – это такие материалы, которые характеризуются сильной зависимостью намагничивания от внешнего поля

– Магнитострикционные материалы – это материалы, которые могут изменять частоту внешнего поля, при изменении собственного поля. Эти материалы широко применяются в сейсмодатчиках, датчиках крупных и хрупких материалов. Из-за низкой прочности магнитострикционные материалы применяются ограниченно.

3. Приборы и принадлежности

1. Куметр Е4-4.

2. Калькулятор МК-61.

3. Лабораторный макет с исследуемым сердечником.

4. Омметр Щ-34.

5. Штангенциркуль.

3. Л абораторная установка

3. Задание на работу

1. Включить Е4-4 в сеть и прогреть в течении 15 мин.

2. Откалибровать и установить нули ˝Уровня˝ и ˝0˝.

3. Установить в клеммы Е4-4 макет с измеряемой катушкой индуктивности.

4. Найти с помощью изменения частоты резонанс (наибольшее отклонение стрелки Q).

5. Резонансную частоту записать в табл. 1.

6. Измерить L и Q катушки с сердечником. Результат записать в табл. 1.

7. Выкрутить сердечник из L и измерить индуктивность и Q без сердечника. Результат записать в табл. 1.

8. Рассчитать тангенс δ. Результат записать в табл. 1.

9. Рассчитать магнитную проницаемость μ. Результат записать в табл. 1.

10. Измерить с помощью штангенциркуля площадь поперечного сечения сердечника S и его длину ℓ_ср. Результат записать в табл. 2.

11. Определить активное сопротивление с помощью Щ-34. Результат записать в табл. 2.

12. Рассчитать величину магнитного потока. Результат записать в табл. 2.

13. Рассчитать индукцию возникающую в магнитном потоке. Результат записать в табл. 2.