ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.08.2019
Просмотров: 9492
Скачиваний: 23
61
ФПЭ–05/06 ―Взаимоиндукция‖, в которой расположены две катушки
индуктивности 1 (L1) и 2 (L2) на одной оси и шток со шкалой (Ш),
показывающий взаимное расположение катушек 1 и 2.
Принципиальная схема установки показана на рис.7.20. Для
перестановки катушек необходимо переключатели П
1
и П
2
перебросить
в противоположное положение.
Электрическая схема подключения показана на рис.7.21.
Кассета подключается к звуковому генератору ГЗ–106. Вольтметр,
расположенный
на
панели
ГЗ–106,
измеряет
действующие
(эффективные) значения напряжения:
2
u
u
0
.
эфф
.
(7.72)
Для измерения амплитуды ЭДС взаимной индукции используется
электронный осциллограф (ЭО).
Порядок выполнения работы
Упражнение 1.
Измерение коэффициентов взаимной индукции М
21
и М
12
и
исследование их зависимости от взаимного расположения катушек.
1. Собрать схему, изображенную на рис.7.21.
2. Задать напряжение
.
эфф
u
= 2 В и частоту f сигнала генератора (по
указанию преподавателя), подать напряжение на катушку 1 (с
помощью переключателя П
1
), а ЭДС катушки 2 подать на осциллограф
(с помощью переключателя П
2
). Положение переключателя ―V/дел‖ на
передней панели осциллографа ЭО (С1–73) установить 0,02–0,05 В/дел
(здесь указывается цена большого деления на экране ЭО).
L
1
L
2
Рис. 7.21
ФПЭ-05/06
Ш
ГЗ-106
ЭО
62
3. Установить подвижную катушку 1 в крайнее переднее положение.
Перемещая ее в противоположное крайнее положение через 1 см,
записывать значение координаты Z (расстояние между центрами
катушек) и ЭДС взаимной индукции в цепи катушки 2
02
в табл. 7.8.
Таблица 7.8
.
эфф
u
= 2 В f = ... Гц
Z
02
М
21
01
М
12
cм
дел.
В
Гн
дел.
В
Гн
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4. По формуле (7.70) рассчитать значение М
21
. Полученные данные
занести в табл.7.8.
5. Поменяв местами катушки L
1
и L
2
(с помощью переключателей
П
1
и П
2
), повторить измерения по п.п. 2, 3 и по формуле (7.71)
рассчитать М
12
.
6. Построить графики зависимости М
21
и М
12
как функции
координаты Z ( расстояния между центрами катушек).
Упражнение 2.
Измерение М
21
при различных значениях
амплитуды питающего напряжения.
1. Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2.
2. Задать частоту звукового генератора ГЗ–106 по указанию
преподавателя (например, 10
4
Гц).
3. Измерить амплитуду ЭДС взаимной индукции
02
при различных
значениях напряжения
.
эфф
u
в цепи катушки 1 в интервале 0 – 5 В.
Результаты занести в табл.7.9.
4. По формуле (7.70) рассчитать М
21
. Полученные данные занести в
табл.7.9.
63
Таблица 7.9
f = ... Гц R = 10
4
Ом
№
п.п
.
эфф
u
В
02
В
М
21
Гн
1
0,5
2
1
3
1,5
4
2
5
2,5
6
3
7
3,5
8
4
9
4,5
10
5
Упражнение 3.
Измерение М
21
при различных частотах питающего напряжения.
1. Поставить катушку 1 в среднее положение относительно катушки 2.
2. Задать напряжение генератора по указанию преподавателя
(например, 2В).
3. Измерить амплитуду ЭДС взаимной индукции
02
при различных
частотах звукового генератора от 5 до 20 кГц (не менее 10 значений).
Записать результаты в табл.7.10.
Таблица 7.10
.
эфф
u
= ... В R = 10
4
Ом
№
п.п
f
Гц
02
В
М
21
Гн
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
64
4. По формуле (7.70) рассчитать М
21
. Полученные данные занести в
табл.7.10.
5. Для одного из полученных значений М
21
рассчитать абсолютную
и относительную погрешности.
Контрольные вопросы
1. Чему равна ЭДС индукции двух контуров?
2. От чего зависит коэффициент взаимной индукции?
3. Объяснить полученный график зависимости М
21
= f(Z).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 67
Изучение гистерезиса ферромагнитных
материалов
Цель работы: изучение явления гистерезиса: построение основной
кривой намагничивания и максимальной петли гистерезиса,
определение ее параметров.
Методика измерений
Все вещества обладают магнитными свойствами, т.е. являются
магнетиками. Магнитные свойства веществ определяются величиной и
ориентацией магнитных моментов молекул, ионов или атомов.
Магнитный момент
m
р
плоского контура площадью S, по которому
течет ток i, определяется по формуле
n
iS
p
m
,
(7.73)
где
n
- единичная нормаль, направление которой определяется по
правилу правого винта.
В магнитном поле с индукцией
0
B
на замкнутый контур с током
действует момент сил
)
B
,
p
sin(
B
p
M
]
B
p
[
M
0
m
m
0
m
,
(7.74)
который стремится повернуть контур так, чтобы направления векторов
m
p
и
0
B
совпадали.
Контур с током создает также собственное магнитное поле с
индукцией B
, совпадающее по направлению с магнитным моментом
m
p
контура. В устойчивом состоянии контура, когда
0
M
, вектор
индукции результирующего поля
B
B
B
0
(7.75)
65
всегда больше вектора индукции
0
B
внешнего магнитного поля.
Увеличение индукции B
внутри контура с током в магнитном поле
качественно объясняет увеличение индукции в ферромагнетике,
помещенном во внешнее магнитное поле.
По гипотезе Ампера, собственное поле в B
в магнетике образуется
микротоками, с каждым из которых связан собственный магнитный
момент
m
p
, создающий собственное микрополе
микро
B
микро
B
B
.
(7.76)
Намагниченность
J
определяется, как магнитный момент единицы
объема магнетика
V
p
J
m
,
(7.77)
где V – малый объем магнетика,
m
p
- сумма магнитных моментов
всех молекул в объеме V.
Намагниченность связана с напряженностью магнитного поля
формулой
H
J
,
(7.78)
где χ – коэффициент пропорциональности, называемый магнитной
восприимчивостью вещества.
Магнитные свойства вещества характеризуются также магнитной
проницаемостью µ. Величины χ и µ связаны соотношением
1
.
Индукция результирующего магнитного поля в магнетике в
соответствии с (7.75) может быть записана в виде (7.3)
H
H
)
1
(
B
0
0
,
(7.79)
где µ
0
– магнитная постоянная, H
– вектор напряженности магнитного
поля.
В зависимости от знака и величины магнитной восприимчивости
все вещества делятся на три группы
1. Диамагнетики – вещества (например, инертные газы), у которых
при отсутствии внешнего магнитного поля
0
B
все магнитные моменты
атомов и молекул скомпенсированы. Во внешнем магнитном поле в
этих веществах возникает так называемый «диамагнитный эффект»,
который заключается в следующем.
Движение электрона по орбите можно рассматривать как круговой
виток с током
e
i
,