Порядок виконання роботи. 1. Зібрати схему згідно з рис. 1. Зібрати схему згідно з рис

1. Зібрати схему згідно з рис. 2.

2. Включити осцилограф і вивести електронний промінь у центр координатної сітки.

3. Змінюючи напругу та регулюючи підсилення по вертикалі і горизонталі, домогтись, щоб петля гістерезису мала ділянку насичення та займала весь екран.

4. Зменшуючи напругу , дослідити залежність площі петлі від потужності струму, яка споживається первинною обмоткою трансформатора. Представити цю залежність графічно та пояснити її.

Примітка.

1. Перед початком вимірювань необхідно ознайомитись з інструкцією з експлуатації осцилографа.

2. Вхідну напругу на первинній обмотці трансформатора вимірювати катодним вольтметром.

3. Для визначення площі петлі перенести 12-15 різних точок петлі у поділках координатної сітки екрану на міліметрівку та накреслити петлю. Підрахувати число міліметрових клітинок, які охоплює петля.

3.11. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ КЮРІ.

1. Теоретичні відомості.

Якщо речовину помістити в магнітне поле. то в ній виникає стан намагніченості, тобто створюється внутрішнє магнітне поле. Речовини, у яких це внутрішнє поле у сотні та тисячі разів перевищує зовнішнє поле, в якому вони знаходяться, називається феромагнетиками. До них відносяться залізо, нікель, кобальт та їх сплави. Магнітні властивості речовин, тобто здатність речовин намагнічуватись під дією зовнішнього магнітного поля (створювати ”власне” магнітне поле), характеризуються числом (безрозмірною величиною), яке називається відносною магнітною проникливістю . Велике значення магнітної проникливості (сотні та тисячі одиниць при звичайних температурах) феромагнетиків пояснюється наявністю в них мікроскопічних ділянок спонтанного (самочинного) намагнічення, які називаються доменами. На ділянці домена феромагнетик спонтанно намагнічений до насичення навіть у відсутності зовнішнього поля, тобто магнітні моменти електронів напрямлені строго паралельно один до одного, внаслідок чого кожен домен має великий магнітний момент. Вектори магнітних моментів доменів у відсутності зовнішнього магнітного поля орієнтовані хаотично, тому їх результуюче магнітне поле дорівнює нулю. Зовнішнє магнітне поле, яке діє на феромагнетик, орієнтує у напрямку поля магнітні моменти не атомів, як у випадку парамагнетиків, а зразу цілих ділянок спонтанного намагнічення (доменів). Тому з ростом напруженості зовнішнього магнітного поля результуюче магнітне поле, яке характеризується індукцією , дуже швидко зростає, і відносна магнітна проникливість має дуже великі значення навіть у слабких полях. Після припинення дії зовнішнього поля не всі домени дезорієнтуються. Результуюче магнітне поле тих доменів, які зберігають орієнтацію після припинення дії зовнішнього поля, визначають залишкову намагніченість феромагнетиків. Залишкова намагніченість зникає при нагріванні речовини. З ростом температури здатність феромагнетиків намагнічуватись зменшується. При деякій температурі , яку називають температурою Кюрі, феромагнітні властивості зовсім зникають. Це пояснюється тим, що при температурі Кюрі тепловий рух частинок феромагнетика стає настільки інтенсивним, що ділянки спонтанного намагнічування розпадаються.

2. Опис схеми установки та методу вимірювань

У даній роботі для визначення температури Кюрі застосовується установка, принципова схема якої подана на рис. 1. У піч 1 поміщають досліджуваний зразок 2, який нагрівається за допомогою спіралі 3. При проходженні змінного струму через спіраль 3 у вторинній обмотці 4 виникає індукований струм, величина якого вимірюється мікроамперметром. Первинна обмотка відокремлена від вторинної шаром теплоізоляційного матеріалу. Температуру зразка контролюють термопарою 5. При досягненні температури Кюрі магнітна проникливість зразка сильно зменшується, внаслідок чого індукційний струм вторинної обмотки різко падає, що реєструється мікроамперметром.

Причину різкої зміни струму можна пояснити таким чином. Спіраль нагріву має як омічний, так і індуктивний опір, тому схему установки можна представити у вигляді еквівалентної схеми, яка подана на рис.2.

Коефіцієнт самоіндукції первинної обмотки залежить від її геометричних параметрів і магнітної проникливості матеріалу сердечника (зразка). Спад напруги на первинній обмотці

, (1)

де - напруга на омічному опорі, - напруга на індуктивному опорі, яка чисельно дорівнює електрорушійній силі індукції первинної обмотки: . Тому з формули (1) отримаємо:

. (2)

Згідно з основним законом електромагнітної індукції

, (3)

де — магнітний потік, що пронизує усі витків первинної обмотки і який дорівнює:

, (4)

де — магнітний потік через один виток. Потік пронизує кожний виток також і вторинної обмотки. Загальний потік через усі витків вторинної обмотки дорівнює:

. (5)

ЕРС індукції вторинної обмотки:

. (6)

Підставляючи (4) у (6) з врахуванням рівнянь (2), (3) отримаємо:

. (7)

З формули (7) випливає, що ЕРС у вторинній обмотці (а внаслідок цього і індукційний струм) дорівнюють нулю при . Ця умова виконується тоді, коли індуктивний опір у колі первинної обмотки . Тоді , звідки . При досягненні температури Кюрі магнітна проникливість зразка різко зменшується. При цьому коефіцієнт самоіндукції, який залежить від зразка, а разом з ним і індуктивний опір цієї обмотки зменшується практично до нуля. Тому і струм вторинної обмотки дорівнює нулю.

Дата добавления: 2014-10-15