Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Обработка результатов измерений
Порядок выполнения работы. Монтажная схема установки приведена на рис. 8. Рис. 8. Монтажная схема: ЭО – электронный осциллограф; 2, 3, 5, 8, 12, 13 – см. рис. 6 Выполнение измерений 1. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис. 8. 2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 3. Включите осциллограф и выведите электронный луч в центр экрана.
Калибровка установки
4. Увеличивая ток I в первичной обмотке с помощью кнопок установки уровня выхода «0 – 15 В» (поз. 10. см. рис. 1 прил. 1) генератора сигналов специальной формы, получите изображение предельной петли гистерезиса, для которой рост тока не приводит к увеличению площади петли. При этом, изменяя сопротивление реостата в миниблоке «Реостат» и поворачивая ручку осциллографа «Усиление Y», установите наибольшие размеры петли, которые вписываются в экран осциллографа. 5. Подберите значение тока I, при котором координата вершины петли гистерезиса xmax равна длине оси Х экрана. Значения I и xmax запишите в табл. 1. Таблица 1
6. Внесите в табл. 1 параметры установки и исследуемого образца: N1 и N2 – число витков первичной и вторичной обмоток; l – длина средней осевой линии сердечника; S – площадь поперечного сечения сердечника; R2 – сопротивление цепи вторичной обмотки; g - градуировочная постоянная интегратора (23,7·10-8 Кл/В); К – цена деления оси Y осциллографа (см. «Усилитель Y»: число K указано в единицах В/дел – вольт на большое деление оси Y); lдел – длина большого деления оси Y осциллографа (в мм) – измеряется линейкой.
Измерение параметров петли магнитного гистерезиса
7. Перенесите на кальку осциллограмму предельной петли гистерезиса. 8. Измерьте положительную и отрицательную координаты точек петли, которые соответствуют величинам коэрцитивной силы НС, остаточной индукции Вr, напряженности насыщения НS и индукции насыщения ВS (см. рис. 1). Результаты этих измерений запишите в табл. 2. Таблица 2
Получение основной кривой намагничивания 9. Размагнитьте образец. Для этого постепенно уменьшая ток I в первичной обмотке с помощью кнопок установки уровня выхода «0 – 15 В» (поз. 10, см. рис. 1 прил. 1) генератора сигналов специальной формы доведите его до нуля. При этом площадь петли гистерезиса сократится до размеров точки; установите ее в центре экрана. 10. Увеличивая ток в первичной обмотке (с шагом 2мА, а при токах больше 10 мА с шагом 5 мА) получите на экране осциллографа 5-10 частных циклов. Последний цикл должен соответствовать насыщению ферромагнетика. Для каждого значения тока измеряйте координаты вершины петли xmax и ymax. Результаты измерений запишите в табл. 3. Таблица 3
Измерение ВS(Т) исследуемого ферромагнетика 11. Перенесите на кальку осциллограмму предельной петли гистерезиса. 12. Подайте напряжение регулируемого источника «0…+15 В» на обогреватель. Замкните ключ 13. 13. Измерьте температуру t°С и значения положительной (+у)и отрицательной (–у)ординаты вершин петли, которые соответствуют величине индукции насыщения ВS. Результаты измерений запишите в табл. 4. Таблица 4
14. Кнопками установки напряжения «0...15 В» (поз. 14, см. рис. 1 прил. 1) регулируемого источника постоянного напряжения выставить по световому индикатору (поз. 15, см. рис. на стр. 6) максимальное напряжение на электронагревателе. 15. По мере нагревания образца через каждые 10 °С, а начиная е 50 °С – через каждые 5 °С проводите измерения ординаты у петли гистерезиса и температуры t оС согласно п. 8. Измерения продолжайте до тех пор, пока петля гистерезиса не превратится в прямую линию. Результаты измерений запишите в табл. 4. 16. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Обработка результатов измерений
1. По данным табл. 1 вычислите коэффициенты п и т с помощью следующих формул: , (19) . (20) Результаты расчетов запишите в табл. 1. 2. По данным табл. 2 рассчитайте параметры петли гистерезиса НС, Вr, НS, ВS исследуемого магнетика, используя формулы: Н = пх = ...А/м (21) В = ту = ...мТл/мм (22) Результаты расчетов запишите в табл. 2. 3. По осциллограмме петли гистерезиса оцените ее площадь SП в мм2 (по числу клеток миллиметровой бумаги, попавших внутрь петли). Определите по формуле удельную энергию w перемагничивания ферромагнетика: w =т·п·SП = ...Дж/м3. Оцените энергию, затраченную на перемагничивание образца объемом V за один цикл как: W = wV = wlS = …Дж. (23) Результаты запишите в табл. 2. 4. По данным табл. 3 для каждой пары значений х и у рассчитайте величины Н и В по формулам (10) и (16) и вычислите магнитную проницаемость μr по следующей формуле: , (24) где величина μ0 = 4π·10-7 Гн/м. Результаты расчетов запишите в табл. 3. 5. По данным табл. 3 постройте основную кривую намагничивания В =f (Н)и график зависимости μr =f (Н). 6. По данным табл. 4 рассчитайте значения индукции насыщения ВS для каждой температуры: ВS = ту = …мТл. (25) Результаты расчетов запишите в табл. 4. 7. Используя результаты расчетов табл. 4, постройте график зависимости ВS =f(Т),начиная ось температур с 0 К. 8. По графику ВS =f(Т),определите температуру Кюри ТК. 9. В выводе по работе отразите особенности формы опытных кривых: а) сопоставьте ход основной кривой намагничивания с положением максимума на графике μr =f (Н). б) сравните полученные кривые с известными теоретическими и экспериментальными зависимостями. Сделайте заключение о материале сердечника: магнитомягкий или магнитожесткий, – сравнивая найденное значение Вr с ВS. в) поясните, как изменение намагниченности сердечника по мере роста его температуры отражается на форме петли гистерезиса.
Контрольные вопросы
1. Покажите вид основной кривой намагничивания В =f (Н)и графика зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля μr =f (Н) для следующих магнетиков: а) диамагнетиков; б) парамагнетиков; в) ферромагнетиков при Т < Тс; г) ферромагнетиков при Т > Тс. 2. Какой вид имеет основная кривая намагничивания ферромагнетика? 3. Как изменяется петля гистерезиса В =f (Н)при нагревании ферромагнетика? Какой вид принимает зависимость В =f (Н)при температуре выше точки Кюри? 4. Назовите характерные свойства ферромагнетиков и особенности их намагничивания. 5. Опишите изменения доменной структуры ферромагнетика в процессе его намагничивания (по мере роста напряженности поля Н). 6. Опишите механизм намагничивания ферромагнетика при температурах: а) ниже точки Кюри; б) выше точки Юори. 7. От каких величин зависит: а) напряженность Н магнитного поля тороида; б) индукция В магнитного поля тороида с ферромагнитным сердечником; в) магнитная проницаемость μr сердечника тороида? 8. Какие измеряемые величины и какие формулы используют для определения следующих величин: а) напряженности Н магнитного поля в сердечнике; б) магнитной индукции насыщения ВS? 9. Укажите способ включения и назначение следующих элементов: а) сопротивления R1 в цепи первичной обмотки; б) интегратора в цепи вторичной обмотки. 10. Назовите величины, пропорционально которым изменяются значения напряжений Uх и Uу (на входах Х и Y осциллографа). 11. По каким формулам в работе определяют следующие величины: а) индукцию насыщения ВS; б) намагниченность JS образца при насыщении.
Литература
1. Савельев И.В. Курс физики, кн.2. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 2003. – §§ 7.7, 7.8, 7.9. 2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2003. – §§ 131, 132, 133, 135, 136. Приложение 1
ЛАБОРАТОРГГЫЙ КОМПЛЕКС «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ»
Комплекс состоит из блока генераторов напряжений, наборного поля, блока мультиметров, блока моделирования полей, набора миниблоков и набора слабо проводящих пластин с электродами. Общий вид блока генераторов напряжений показан на рис. 1. Блок состоит из генератора напряжений специальной формы и генератора постоянных напряжений (регулируемый источник постоянного напряжения и два нерегулируемых источника стабилизированного постоянного напряжения). Рис. 1. Блок генераторов напряжений: 1 – индикатор перегрузки генератора сигналов специальной формы; 2 – индикатор перегрузки регулируемого источника постоянного напряжения «0... +15 В»; 3 – индикатор перегрузки стабилизированного напряжения «+15 В»; 4 – индикаторы перегрузки стабилизированного напряжения «-15 В»; 5 – индикатор частоты; 6 – индикатор выбранной формы сигнала; 7 – выход синхронизации осциллографа (прямоугольные импульсы «+5 В»); 8 – кнопки переключения формы сигнала: – синусоидальная; – биполярные импульсы «-15 В… +15 В»; – униполярные импульсы +10 В; 9 – выходной сигнал генератора сигналов специальной формы; 10 – кнопки регулировки амплитуды сигнала генератора сигналов специальной формы; 11 – кнопки регулировки частоты от 50 Гц до 20000 Гц; 12 – регулируемое постоянное напряжение «0… +15В», максимально допустимый ток 0,3 А; 13 – нулевой выход (земля); 14 – кнопки установки постоянного напряжения; 15 – индикатор постоянного напряжения на выходе регулируемого источника «0… +15 В»; 16 – стабилизированное напряжение «+15 В», максимально допустимый ток 0,3А; 17 – нулевой выход (земля); 18 – стабилизированное напряжение «-15 В», максимально допустимый ток 0,3 А; 19 – кнопка исходной установки блока генераторов: выходной сигнал источника постоянного напряжения (12) – 0 В; выходной сигнал генератора сигналов специальной формы – синусоидальный, частота 500 Гц, амплитуда выходного сигнала (9) 0 В; 20 – выключатель питания («сети»). |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 149. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |