Порядок выполнения работы. Экспериментальная установка

Экспериментальная установка

Для изучения явления гистерезиса предназначен модуль ФПЭ-07. Принцип работы заключается в получении петли гистерезиса ферритового образца. Исследуемым образцом является сердечник тороидального трансформатора Т с двумя обмотками N₁ (намагничивающая обмотка) и N₂ (измерительная обмотка). Намагничивающая обмотка запитывается от генератора сигналов через резистор R₁ переменным током. На резисторе R1 возникает напряжение, пропорциональное этому току и напряженности магнитного поля в образце. Это напряжение подается на вход “х” модуля ФПЭ-07. Измерительная обмотка трансформатора присоединена к интегрирующей R₂-C₁ цепочке. Напряжение на интегрирующей емкости С₁ пропорционально величине вектора индукции и подается на вход “y” модуля ФПЭ-07.

Задание 1. Определение основной кривой намагничивания.

1. Подать напряжение на установку.

2. Ознакомиться с работой звукового генератора PQ и электронного осциллографа РО в режиме измерения фигур Лиссажу.

3. Подготовить приборы к работе:

а) установить следующие параметры выходного сигнала звукового генератора: частота – 2 кГц; выходное напряжение равно 0.

б) отключить развертку на осциллографе РО.

4. Включить лабораторный стенд и приборы. Установить луч в центре экрана осциллографа, после чего, регулируя величину выходного напряжения на звуковом генераторе и усиление по оси У, установить максимальную петлю гистерезиса в пределах экрана, соответствующую магнитному насыщению образца. Уменьшая величину выходного напряжения, получить семейство петель гистерезиса (рис. 5.5) – не менее 5 петель. Для каждой петли снять координаты «Х» и «У» ее вершины и записать их в таблицу 5.2 (можно зарисовать их на кальку с экрана);

5. По формулам (5.11) и (5.17) вычислить значения напряженности Н и индукции В вершин каждой петли гистерезиса и записать их в таблицу, используя следующие значения величин: d₁=21,5×10^-3 м, d₂=12×10^-3 м, b=10×10^-3 м, N₁=200, N₂=100, R₁=22 Ом, R₂=2.9 кОм, С=0,47 мкФ, где d₁ – диаметр первичной обмотки тороида; d₂ – диаметр вторичной обмотки тороида; N₁ – число витков первичной обмотки; N₂ – число витков вторичной обмотки; R₁, R₂ – добавочные сопротивления.

6. Оценить доверительную границу случайной погрешности измерения Н и В при доверительной вероятности Р=0,9, связанную с погрешностью величин k_x, k_y, x, y. Погрешность измерения величин Н и В определяется:

а) приборными погрешностями коэффициентов отклонения электронного луча k_x, k_y и погрешностями визуального отсчета величин x и y на экране осциллографа (по паспорту на осциллограф ∆k_x=±0,07k_x, ∆k_y=±0,07k_y, ∆x=∆y=0,5 мм);

б) погрешностями величин N₁, N₂, R₁, R₂, r_т, S₂, C (она существенного вклада в общую погрешность не дает);

в) систематической погрешностью, связанной с некоторыми допущениями при выводе расчетных формул (5.11) и (5.17). Доверительные границы погрешности отдельных измерений в соответствии с формулой (Приложение 2.13) и уравнениями (5.11) и (5.17) определяются выражениями

(5.21)

(5.22)

где DН и DВ – доверительные границы погрешностей измерения Н и В, а k_P=1,645 для доверительной вероятности р=0.9. Значения ±DН и ±DВ наносятся на кривую В=f(Н), а также записываются в таблицу 5.2.

Задание 2: Оценка работы перемагничивания А_п за один цикл.

1. Получить максимальную петлю гистерезиса и зарисовать на кальке в координатах x и y.

2. Скопировать эту петлю на миллиметровую бумагу, измерить ее площадь.

3. Определить работу перемагничивания за один цикл по формуле (5.20).

4. Результаты занести в таблицу 5.3.

Задание 3. Определение коэрцитивной силы H_c и остаточной индукции B_ост.

1. По максимальной петле гистерезиса найти координату – x_c, соответствующую коэрцитивной силе – Н_с и y_ост, соответствующую B_ост (см. рис. 5.5).

2. По формулам (5.11 и 5.17) рассчитать Н_с и B_ост.

3. По полученному значению H_c определить группу ферромагнетика (мягкий или жесткий). По формулам (5.21 и 5.22) оценить погрешности измерения H_c и B_ост.

4. Данные занести в таблицу 5.3.

Таблица 5.2.

№ п/п	x, дел	H, А/м	ΔH, А/м	y, дел	кy, В/дел	В, Тл	ΔВ, Тл

Таблица 5.3.

Sn, мм^2	Sn, дел^2	Аn, Дж	xc, дел	Hс, А/м	ΔHс, А/м	тип ферромагнетика	yост, дел	Вост, Тл

Контрольные вопросы

1. Как ведет себя контур с током в магнитном поле?

2. Каковы свойства парамагнетиков, диамагнетиков, ферромагнетиков?

3. Какова причина спонтанной намагниченности доменов в ферромагнетиках?

4. Как ведут себя домены при увеличении напряженности внешнего магнитного поля? Что означает насыщение ферромагнетика?

5. В чем заключается явление магнитного гистерезиса?

Литература:

[1] §104, 105. [2] §18.5. [3] т.2 - §5.10. 5.11, 5.12. [4] [5] [6] гл. 9;

Дата добавления: 2015-06-04