– способностью намагничиваться до насыщения при обычных темпера­турах даже в слабых полях;

– гистерезисом — зависимостью магнитных свойств от пред­шествующего магнитного состояния («магнитной предыстории»);

– точкой Кюри, т. е. температурой, выше которой материал теряет фер­ромагнитные свойства.

Лабораторная работа № 12

СНЯТИЕ ОСНОВНОЙ КРИВОЙ
НАМАГНИЧИВАНИЯ ФЕРРОМАГНЕТИКА

12.1. Цель работы

Исследовать характеристики намагничивания ферромагнетика в постоянном магнитном поле.

12.2. Задачи работы

1. Построить и изучить основную кривую намагничивания ферромагнетика.

2. Построить график зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.

12.3. Краткие теоретические сведения

12.4. Используемое оборудование

12.5. Задание на выполнение лабораторной работы

1. Изменяя ток намагничивающей обмотки, следовательно и напряженность магнитного поля в образце, измерить величины тока первичной обмотки и напряжения на конденсаторе.

2. Вычислить значения B, H и  и по полученным данным построить графики зависимости магнитной индукции и магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.

3. Сделать выводы.

12.6. Программа работы

1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы.

2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе.

3. При ознакомлении с рабочим местом проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводников (в случае отсутствия какого-либо ком­плектующего элемента типового комплекта необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю или техническому персоналу);

4. Перед сборкой цепи проверить, чтобы все приборы на рабочем столе бы­ли выключены;

12.7. Содержание отчета

1. Название работы. Цель работы.

2. Используемое оборудование и схемы электрических соединений.

3. Результаты измерений.

4. Результаты расчётов и построенные опытные зависимости (графики).

5. Краткие выводы по каждой работе, анализ полученных результатов:

– сравнение опытных зависимостей (графиков) с теоретическими;

– сравнение полученных экспериментальных значений с табличными, с обязательными ссылками на источники информации;

– сопоставление их расхождений с точностью измерений.

6. Обобщающий вывод по всей лабораторной работе. Вывод включает в себя:

а) основные численные результаты работы;

б) погрешность измерений, в случае относительной погрешности более 15% обязательны анализ и указание причин, приведших к снижению точности эксперимента.

12.8. Контрольные вопросы

Лабораторная работа № 13

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКА С ПОМОЩЬЮ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА

13.1. Цель работы

Исследовать характеристики намагничивания ферромагнетика при работе его в переменном магнитном поле. Изучить явление гистерезиса.

13.2. Задачи работы

1. Определить параметры предельной петли гистерезиса (остаточная ин­дукция В_r, коэрцитивная сила Н_с, индукция насыщения B_s).

---

2. Снять семейство частных петель гистерезиса и построить основную кривую намагничивания.

13.3. Краткие теоретические сведения

13.4. Используемое оборудование

13.5. Задание на выполнение лабораторной работы

1. Снять предельную петлю гистерезиса и измерить координаты (напряжения) точек петли, соответствующие величинам коэрцитивной силы, остаточной индукции и индукции насыщения.

2. Рассчитать величины коэрцитивной силы, остаточной индукции и индукции насыщения. Определить удельную энергию перемагничивания ферромагнетика.

3. Снять и сохранить осциллограммы для семейства частных петель гистерезиса и построить основную кривую намагничивания.

13.6. Программа работы

1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы.

2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе.

3. При ознакомлении с рабочим местом проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводников (в случае отсутствия какого-либо ком­плектующего элемента типового комплекта необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю или техническому персоналу);

4. Перед сборкой цепи проверить, чтобы все приборы на рабочем столе бы­ли выключены;

Далее как в методичке

13.7. Содержание отчета

1. Название работы. Цель работы.

2. Используемое оборудование и схемы электрических соединений.

3. Результаты измерений.

4. Результаты расчётов и построенные опытные зависимости (графики).

5. Краткие выводы по каждой работе, анализ полученных результатов:

– сравнение опытных зависимостей (графиков) с теоретическими;

– сравнение полученных экспериментальных значений с табличными, с обязательными ссылками на источники информации;

– сопоставление их расхождений с точностью измерений.

6. Обобщающий вывод по всей лабораторной работе. Вывод включает в себя:

а) основные численные результаты работы;

б) погрешность измерений, в случае относительной погрешности более 15% обязательны анализ и указание причин, приведших к снижению точности эксперимента.

13.8. Контрольные вопросы

Лабораторная работа № 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ

14.1. Цель работы

Исследовать зависимость магнитных свойств ферромагнетика от температуры.

14.2. Задачи работы

1.

14.3. Краткие теоретические сведения

14.4. Используемое оборудование

14.5. Задание на выполнение лабораторной работы

14.6. Программа работы

1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы.

2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе.

3. При ознакомлении с рабочим местом проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводников (в случае отсутствия какого-либо ком­плектующего элемента типового комплекта необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю или техническому персоналу);

4. Перед сборкой цепи проверить, чтобы все приборы на рабочем столе бы­ли выключены;

---

5. Согласно рис. 14.2 выполнить электрические соединения модулей для определения точки Кюри и магнитного момента атома ферромагнетика. Для отсечения постоянной составляющей переменного тока, в цепь первичной обмот­ки включен конденсатор. Выходы , , , соединить с соответствую­щими входами модуля «USB-осциллограф».

После проверки правильности соединений схемы преподавателем или ла­борантом, подать напряжение питания на комплект включением автоматического выключателя и УЗО «Модуля питания».

Соединить входы «+15В» и с соответствующими выходами нерегули­руемого канала модуля питания. Повернуть регулятор питания против часовой стрелки до упора. Запустить программу «DiSco». Включить режим «XY» и уста­новить масштаб 2 В/э для обоих каналов (при данном масштабе усиление сигнала осуществляется схемотехнически, поэтому помехи на осциллограмме минималь­ны).

Включить модуль «Функциональный генератор», установить форму вы­ходного сигнала « _|¯|_», установить частоту 350 Гц кнопками увеличения и уменьшения частоты. Увеличивая ток I в первичной обмотке с помощью кнопок увеличения и уменьшения амплитуды, получить изображение предельной петли гистерезиса (для которой рост тока не приводит к увеличению площади петли). При необходимости – установить режим сглаживания, если это не изменит форму сигнала (в меню «Аналоговые сигналы» пункты «Сглаживание канала А» и «Сглаживание канала В»).

Рис. 14.2. Схема электрическая соединений типового комплекта для измерения точки Кюри ферромагнетиков

6. Измерить температуру и значения положительной и отрицательной ор­динаты вершин петли, которые соответствуют величине индукции насыщения B_s. Результаты этих измерений заносить в табл. 14.1

Таблица 14.1

№ п.п.	t, ºС	U-, В	U-, В	Т, K	Uср, В	Bs, Тл
1
2
…
N

7. По мере нагревания образца через каждые 10 ºС, а со 100 ºС – через 5 ºС, проводить измерения ординаты у петли гистерезиса и температуры согласно пункту 6. В силу конструктивных особенностей установки, для повышения точ­ности измерений необходимо поддерживать предельную петлю перемагничивания, для этого - уменьшать или увеличивать амплитуду выходного сигнала соот­ветствующими кнопками модуля «Функциональный генератор». Измерения про­должать до тех пор, пока петля гистерезиса не превратится в прямую линию или до достижения 130 °С. Выключить питание комплекта. По полученным данным, в соответствии с формулой (14.24), рассчитать значение индукции B_s для каждого значения U. Построить график зависимости B_S(T).

8. По графику B_s(T) найти значение температуры Кюри Т_С, определить ин­дукцию в области абсолютного нуля температур B_s(0) (формула 14.25), из формул (14.20) и (14.22) найти магнитный момент одного атома µ_m.

---

9. После оформления отчета и проверки результатов преподавателем необ­ходимо разобрать схему, предоставить комплект в полном составе и исправности преподавателю или лаборанту

14.7. Содержание отчета

1. Название работы. Цель работы.

2. Используемое оборудование и схемы электрических соединений.

3. Результаты измерений.

4. Результаты расчётов и построенные опытные зависимости (графики).

5. Краткие выводы по каждой работе, анализ полученных результатов:

– сравнение опытных зависимостей (графиков) с теоретическими;

– сравнение полученных экспериментальных значений с табличными, с обязательными ссылками на источники информации;

– сопоставление их расхождений с точностью измерений.

6. Обобщающий вывод по всей лабораторной работе. Вывод включает в себя:

а) основные численные результаты работы;

б) погрешность измерений, в случае относительной погрешности более 15% обязательны анализ и указание причин, приведших к снижению точности эксперимента.

14.8. Контрольные вопросы

1. Какова физическая природа точки Кюри? Как её определить эксперимен­тально?

2. Приведите определение парамагнитного состояния вещества?

3. Как и почему изменяется индукция насыщения ферромагнетиков при из­менении температуры?

4. Приведите выражение для определения магнитного момента атома фер­ромагнетика.

Лабораторная работа № 15

ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТОТВЁРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

15.1. Цель работы

Исследование кривой размагничивания магнитотвёрдых материалов, определение удельной энергии постоянного магнита.

15.2. Задачи работы

15.3. Краткие теоретические сведения

Метод измерения. Основными свойствами магнитотвердых материалов являются коэффици­ент возврата µ_Δ и удельная магнитная энергия W_A.

Коэффициент возврата определяется как тангенс угла наклона прямой воз­врата:

, (15.1)

где: ΔB – изменение магнитной индукции на прямом участке линии возвра­та; ΔH – изменение напряженности поля; µ₀ =4π 10^–7 Гн/м – магнитная постоянная.

Измерение индукции производится датчиком на основе эффекта Холла.

Эффект Холла — появление в проводнике (или в полупроводнике) с плот­ностью тока , помещенном в магнитное поле напряжения U в направлении, перпендикулярном векторам и . Эффект открыт в 1879 г. американским фи­зиком Э. Г. Холлом, который экспериментально установил следующее выраже­ние для напряжения:

, (15.2)

где R – коэффициент пропорциональности (коэффициент Холла), его ве­личина и знак зависят от химического состава проводника, от температуры и за­ряда носителей тока; I – сила тока в образце; В – индукция магнитного поля; d – толщина образца. Формулу (15.2) запишем в виде:

, (15.3)

где

Лабораторный индикатор индукции настроен таким образом, что k = 1, то есть напряжение 1 В на выходе соответствует индукции 1 Тл.

---

Закон полного тока для магнитной цепи:

(3.30)

где: Н_м – напряженность магнитного поля создаваемого постоянным маг­нитом; h_м - высота магнита; Н_δ - индукция в воздушном зазоре; δ – толщина воздушного зазора.

Индукция в воздушном зазоре определяется по формуле:

(15.31)

Подставив из формулы (15.30) значение напряженности в воздушном зазоре и выразив Н_м, получим:

(15.32)

Для лабораторной установки: δ₁=2.5мм; δ₂=4мм; h_м=3мм.

Удельную магнитную энергию во внешнем пространстве найдем как пло­щадь под кривой размагничивания, а так как она будет представлять собой пря­моугольный треугольник со сторонами В_А и Н_А, энергия будет равна:

(15.33)

15.4. Используемое оборудование

Модули «Магнитотвердые материалы и индикатор магнит­ной индукции», «Мультиметр», «Модуль питания», датчик холла, соединительные проводники.

15.5. Задание на выполнение лабораторной работы

15.6. Программа работы

1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы.

2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе.

3. При ознакомлении с рабочим местом проверить наличие необходимых приборов и соединительных проводников (в случае отсутствия какого-либо ком­плектующего элемента типового комплекта необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю или техническому персоналу);

4. Перед сборкой цепи проверить, чтобы все приборы на рабочем столе бы­ли выключены;

5. Изучить теоретический материал, достаточный для выполнения лабора­торной работы. Ответить на контрольные вопросы и получить у преподавателя допуск к проведению лабораторной работы, либо допуск осуществляется путем тестирования.

6. Согласно рисунку 3.11 выполнить электрические соединения модулей для исследования магнитного поля. Монтаж схемы производить при отклю­ченном питании.

После проверки правильности соединений схемы преподавателем или ла­борантом, подать напряжение питания на комплект включением автоматического выключателя и УЗО «Модуля питания».

В качестве источника питания + 15 В использовать один из регулируемых каналов модуля питания. При подключении питания к индикатору индукции необходимо соблюдать полярность. Установить максимальное выходное на­пряжение, повернув регулятор по часовой стрелке до упора.

В качестве вольтметра PV использовать мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения с пределом 2 В. Подключить датчик индукции к разъе­му XS1 модуля «Магнитотвердые материалы и индикатор магнитной индукции».

Рис. 15.11. Схема электрическая соединений типового комплекта для получения кривой размагничивания магнитотвердого материала

7. Измерить напряжение Холла в зазорах обоих сердечников, показания заносить в табл. 15.1. Напряжение U_2.5 – напряжение на датчике в зазоре 2.5 мм; U₄ – напряжение на датчике в зазоре 4 мм. Измерения повторить 5–7 раз.

---

Смотрите также файлы

• Макро 2 семестр.docx

• Компьютерный английский Met_196.doc

• Информатика.docx

• Задачи по физике.docx

• дневник ПГС.doc