Описание установки и метода измерений

Петлю гистерезиса можно получить на экране осциллографа при помощи установки.

Исследуемый образец выполнен в виде тороида , на поверхности которого равномерно намотаны две обмотки 1 и 2 с числами витков и соответственно. Обмотка 1 через резистор соединена с выходом генератора напряжения синусоидальной формы. Напряженность намагничивающего поля в тороиде, где , где - число витков на единицу длины осевой линии тороида; - сила тока в первичной обмотке.

Падение напряжения равно:

, где

- коэффициент, зависящий от параметров схемы.

Так как на обмотку подается переменное напряжение, то согласно (7) напряженность магнитного поля в ней будет изменяться с частотой переменного в некотором интервале значений (-H, +H). Во вторичной обмотке 2 благодаря явлению электромагнитной индукции возбуждается э.д.с.

, где

- поток индукции магнитного поля через сечение тороида .

Пренебрегая падением напряжения на вторичной обмотке, из закона Ома получим:

, где

- сила тока во вторичной обмотке

- сопротивление резистора

- напряжение на конденсаторе

Если и так велики, что , то

Выполнение работы:

Задание 1. Снятие основной кривой намагничивания

1. Собрать схему

2. Включить питание генератора и осциллографа. Подключить схему к генератору напряжения

3. Спроецировать электронный луч в центр координатной сетки

4. При максимальном выходном напряжении генератора с помощью ручек “усиление по вертикали” и “усиление по горизонтали” осциллографа добиться, чтобы петля гистерезиса имела участок и занимала большую часть экрана

5. Уменьшая выходное напряжение генератора, получить семейство уменьшающихся до точки петель. Снять для каждой из них координаты вершин и

6. Вычислить значения и . Таблица величин и указана в приложении к работе

7. Вычислить значения и для координат всех вершин, полученных петель

8. Построить по полученным данным график зависимости

9. По графику построить

Задание 2. Определение рассеяния энергии при перемагничивании

Величина потерь энергии в единице объема тороида за один цикл перемагничивания определяется уравнением (7). Если частота генератора , то количество теплоты , выделяемое за 1 с, равно:

(8)

Подставляя в уравнение (8) значения и , получим:

, где (9)

представляет собой площадь петли, которая может быть определена графически, как число миллиметровых клеток, ограниченных петлей.

1. Повторить п. 1-4

2. Снять осциллограмму петли на кальку, затем, наложив кальку на миллиметровую бумагу, подсчитать количество клеток

3. Зная значения и (см. п. 6 задания 1) и величину , вычислить по формуле (9) тепловые потери на перемагничивание

Контрольные вопросы:

1. Какие классы магнетиков вы знаете?

2. Какова природа диамагнетиков и парамагнетиков?

3. Чем объясняется большое значение магнитной проницаемости для ферромагнетиков? Что такое ферриты?

4. Что такое точка Кюри?

5. В чем заключается явление гистерезиса?

6. Что такое коэрцитивная сила и остаточная намагниченность? Чем они объясняются?

7. О чем говорит площадь петли гистерезиса?

8. Жесткие и мягкие ферромагнетики, их применение

Литература:

1.Савельев И.В. Курс общей физики, т.2, М.:1973

2. Ахматов А.С. и др. Лабораторный практикум по физике. Высш. школа, 1980

3. Т.И. Трофимов. Курс физики. М.: Высшая школа, 1999