ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.08.2019
Просмотров: 9523
Скачиваний: 23
71
Порядок выполнения работы
Упражнение 1.
Определение основной кривой намагничивания.
1. Собрать схему, изображенную на рис.7.28.
2. Подготовить приборы к работе:
а) установить следующие параметры выходного сигнала звукового
генератора ГЗ-106: частота 2·10
3
Гц, выходное напряжение 0 В;
б) отключить развертку на осциллографе ЭО.
3. Включить лабораторный стенд и приборы. Установить луч в
центре экрана осциллографа, после чего, регулируя величину
выходного напряжения на звуковом генераторе и усиление по оси Y
(переключатель «V/дел.» на осциллографе слева от экрана), установить
в пределах экрана максимальную петлю гистерезиса (рис.7.25),
соответствующую магнитному насыщению образца.
Снять координаты х и y ее вершины в крупных делениях шкалы
экрана и записать их в табл. 7.12.
Таблица 7.12
4. Уменьшая величину выходного напряжения на звуковом
генераторе, получить семейство петель гистерезиса (не менее 5
петель). Для каждой петли замерить координаты х и y ее вершины.
5. Рассчитать напряжения u
x
и
y
u по формулам
y
k
u
;
x
k
u
2
y
1
x
;
(7.88)
учитывая, что коэффициент отклонения луча по оси Х: k
1
= 1 В/дел, а
коэффициент отклонения луча по оси Y k
2
определяется по положению
переключателя «V/дел.» на осциллографе.
6. Вычислить значения напряженности Н и индукции В вершин
каждой петли гистерезиса по формулам (7.83) и (7.87). Записать эти
значения в табл.7.12.
7. По данным табл.7.12 построить на миллиметровой бумаге
кривую намагничивания В = f(H) (кривая О-А на рис.7.25).
№
петли
х
k
1
u
x
Н
y
k
2
y
u
В
-
дел. В/дел.
В
А/м
дел. В/дел.
В
Тл
1
1
2
3
4
5
72
Упражнение 2.
Изучение максимальной петли гистерезиса.
1. Восстановить на экране максимальную петлю гистерезиса
(кривая 1 на рис.7.25). Расположить ее симметрично относительно
центра экрана осциллографа.
2. Разбить ось Х в пределах петли на 10 примерно одинаковых
интервалов и записать в табл.7.13 в больших делениях шкалы
координаты х границ этих интервалов. При этом значение х = 0 должно
соответствовать центру петли на экране, 5 значений слева (в отрицательной
части оси Х) и 5 значений справа (в положительной части оси).
Замерить соответствующие координаты y для верхней и нижней
частей петли. Результаты занести в табл.7.13.
Таблица 7.13
№ п.п.
х
дел.
u
x
В
Н
А/м
y
дел.
y
u
В
В
Тл
–5
–4
–3
–2
–1
0
0
0
0
1
2
3
4
5
73
3. Рассчитать напряжения u
x
и
y
u по формулам (7.88).
4. Вычислить значения напряженности Н и индукции В для каждой
точки по формулам (7.83) и (7.87). Записать эти значения в табл.7.13.
5. По данным табл.7.13 построить на миллиметровой бумаге
максимальную петлю гистерезиса В = f(Н).
6. По построенному графику определить (см. рис. 7.25):
а) напряженность Н
н
и индукцию В
н
, соответствующие состоянию
магнитного насыщения;
б) остаточную намагниченность В
r
;
в) коэрцитивную силу Н
с
;
г) по значению коэрцитивной силы Н
с
определить тип магнетика:
жесткий или мягкий. Результаты записать в табл.7.14.
Таблица 7.14
Н
н
В
н
В
r
Н
с
Тип магнетика
А/м
Тл
Тл
А/м
–
Контрольные вопросы
1. Магнитный момент плоского контура с током.
2. Механический момент, действующий на контур с током в
магнитном поле.
3. Гипотеза Ампера о природе магнетизма в веществе.
4. Основные
характеристики
магнитных
свойств
веществ:
намагниченность,
магнитная
восприимчивость
и
магнитная
проницаемость.
5. Классификация магнетиков. Диа- и парамагнетики.
6. Ферромагнетики. Ориентация доменов при отсутствии и наличии
внешнего магнитного поля.
7. Петля
гистерезиса.
Основная
кривая
намагничивания.
Остаточный магнетизм и коэрцитивная сила. Мягкие и жесткие
ферромагнетики.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 76
Изучение явления электромагнитной индукции
Цель работы: изучение зависимости электродвижущей силы (ЭДС)
индукции от частоты вращения и ориентации катушки в магнитном
поле Земли.
74
Методика измерений и экспериментальная установка
Принципиальная схема установки изображена на рис.7.29.
Установка состоит из катушки 1, которая может вращаться вокруг
оси Y. Опора 2 может вращаться относительно оси Х. При этом угол
отклонения нормали
n
может быть измерен по шкале 6. Опора 2,
стрелка 8 и ось вращения контура Y фиксируются в заданном
положении винтом 7. Катушка 1 соединяется с измерителем ЭДС
индукции (милливольтметром 4) с помощью скользящих контактов 5.
Угол
1
между горизонтальной плоскостью 3 и вектором
0
H
магнитного поля Земли называется углом магнитного наклонения. Для
широты Москвы
1
= 72 . Плоскость, проходящая через ось,
соединяющую магнитные полюса, называется плоскостью магнитного
меридиана. Магнитная стрелка компаса 9 всегда располагается в
плоскости магнитного меридиана.
В основе экспериментальной методики лежит закон Фарадея (7.16),
в соответствии с которым ЭДС индукции
i
возникает в катушке при
вращении ее в магнитном поле Земли.
Если ось вращения Y катушки 1 перпендикулярна силовым линиям
магнитного поля
0
H
( =
1
), а катушка вращается с угловой скоростью
f
2
(где f
частота) вокруг оси Y , то магнитный поток,
проходящий через катушку в любой момент времени t согласно
формулам (7.14) и (7.3) запишется
n
3
0
H
n
H
Рис. 7.29
O
O
mV
9
S
N
Y
Х
1
8
7
4
5
6
2
1
75
t
cos
S
H
cos
0
0
0
,
(7.89)
где Ф
0
максимальное значение магнитного потока, проходящего
через катушку,
t – угол между силовыми линиями магнитного
поля Земли и нормалью к плоскости катушки.
По закону Фарадея (7.16) ЭДС индукции
t
sin
S
H
dt
)
t
cos
S
H
(
d
0
0
0
0
i
.
(7.90)
ЭДС индукции, возникающая в катушке данной установки,
состоящей из N витков, определяется формулой (7.17)
t
sin
S
H
N
N
0
0
i
i
N
.
(7.91)
Милливольтметр измеряет эффективное значение ЭДС индукции,
пропорциональное амплитуде ЭДС индукции
.
эфф
i
~
N
0
i
SN
H
f
2
S
H
N
0
0
0
0
0
i
N
.
(7.92)
Как видно из (7.92), показания милливольтметра пропорциональны
частоте вращения катушки f.
Если ось вращения Y не перпендикулярна
0
H
, то максимальный
магнитный поток, пронизывающий катушку, будет меньше:
)
cos(
S
H
1
0
n
0
0
1
,
(7.93)
а следовательно, ЭДС индукции катушки
N
0
i
и показания
милливольтметра 4 (рис.7.29) будут меньше. (
)
cos(
1
<1).
Порядок выполнения работы
Упражнение 1.
Определение зависимости ЭДС индукции от частоты.
1. Поворачивая опору 2 вокруг оси Х, совместить ось вращения Y с
горизонтальной плоскостью 3. В горизонтальной плоскости установить
ось вращения Y по направлению магнитной стрелки 9.
2. Подключить милливольтметр к контактам коллектора 5.
3. Определить зависимость эффективной ЭДС индукции от частоты
вращения контура при выбранной ориентации его в магнитном поле
Земли, определяемой углом . Для этого нужно измерить время t за
n = 20 полных оборотов и рассчитать частоту вращения:
t
n
f
.
Показания милливольтметра 4 фиксировать в делениях шкалы.
Полученные данные занести в табл.7.15.
4. Повторить измерения для 4–5 других значений частоты f.