Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсам

• Название: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсам
• Дата: 01.12.2021
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: laboratornye_raboty.docx
• Тип: Методические указания; #288326
• страница: 6 из 6

Лабораторная работа №5.

«Исследование основной кривой намагничивания осциллографическим методом».

Цель работы: Исследовать взаимосвязь между типом магнитных материалов и видом основной кривой намагничивание. Получить навыки по работе с осциллографом.

Краткая теория

Магнитные свойства материалов исследуют посредством петли гистерезиса. Площадь петли гистерезиса определяется величиной напряженности магнитного поля при исследовании образца. Петля с большим значением напряжённости магнитного поля охватывает петлю гистерезиса с меньшим значением напряжённости магнитного поля. В результате получают «гнездо» петель гистерезиса (рисунок 5.1). При дальнейшем увеличении напряженно­сти магнитного поля площадь петли не изменяется, а изменение магнит­ного состояния образца описывается безгистерезисными участками АС и А'С' предельной петли гисте­резиса.



Рисунок 5.1 – Гнездо петель гистерезиса

Вершины петель гистерезиса образуют линию, называемую основной кривой намагничивания. Характер зависимости B(H) впервые был установлен в 1871 г. профессором Московского университета А.Г. Столетовым. Примерный ход зависимости B(H) ферримагнитных материалов показан на рисунке 5.2.

Начальный прямолинейный участок 0а кривой намагничивания В (Н) (рисунок 5.2) называется областью начального намагничивания. Поведение материала в этой области приближенно характеризует­ся начальной проницаемостью материала μ_а. Величина μ_а является важнейшей характеристикой ферромагнитного материала, отра­жающей возможность эффективного использования его в слабых полях.



Рисунок 5.2 – Кривая намагничивания материала

В точке в перегиба кривой намаг­ничивания проницаемость материала имеет максимальное значение. Графи­чески эту точку определяют касатель­ной к кривой, проведенной из начала координат. В этой точке



Максимальная проницаемость характеризует материал с точки зрения возможного наиболь­шего его использования для усиления поля. Значения для различных ма­териалов обычно приводятся в качестве одной из основных его характеристик.

Порядок выполнения работы

Подготовка к испытанию

Собрать схему на рисунке 4.3. Вход Х соединить с горизонтальным входом осциллографа, а вход Y на вертикальный вход. Установить частоту генератора 500 Гц. Плавно вращая регулировочную рукоятку генератора довести индукцию образца до насыщения. Рукоятками усиления осциллографа по вертикали и горизонтали произвести коррекцию петли гистерезиса таким образом, чтобы петля гистерезиса на экране осциллографа приняла наибольший размер. При дальнейших измерениях рукоятки горизонтального и вертикального усиления не трогать.

Проведение измерений

При проведении измерений необходимо осциллограф перевести в режим «X-Y», что позволит исследовать зависимость одного сигнала от другого. Для создания режима X-Y установите переключатель вида синхронизации в положение «X-Y», а переключатель вида работ - в положение «II, X-Y». Подайте на гнездо « 1MΩ 35 pF» первого канала сигнал, поступающий на горизонтальный канал отклонения.

На гнездо « 1MΩ 35 pF» второго канала подайте сигнал, поступающий на вертикальный канал отклонения. Чувствительность по вертикальному и горизонтальному каналам соответствует положению переключателя «V/ДЕЛ».

Перед определением напряжения либо по вертикальному, либо по горизонтальному отклонению сигнала переведите рукоятками «↕» и «↔» полученную петлю гистерезиса в центр экрана. Рукоятками «▼» и «►» установите размер фигуры на экране осциллографа на всю шкалу, при рукоятки плавного регулирования усиления обоих каналов осциллографа переведите в крайне правое положение. При необходимости переведите переключатель «х1, х10» в требуемое положение, тем самым зафисиксировав фигуру на экране осциллографа на максимальный размер. ( рисунок 4.4). Уменьшая шаг за шагом входное напряжение до нуля, снимите зависимость выходного напряжения интегратора от входного. Данные занесите в таблицу 5.1.

Рассчитайте значения магнитной индукции и напряженности магнитного поля по формулам:



Таблица 5.1 – Результаты опытов для определения основной кривой намагничивания

Uвх, В	Uвых, В	Н, А/м	В, Тл	μ	Нср, А/м

Вычислите относительную магнитную проницаемость по двум соседним в таблице значениям:

,

где μ₀ = 4π∙10^-7 – магнитная проницаемость пустоты.

Постройте график (Н), относя каждое вычисленное значение  к среднему значению напряжённости:

.

По результатам расчётов в таблице постройте основную кривую намагничивания, зависимость B(H).

Повторите опыт, вычисления и построения для трансформаторов «ГМ11ДС» и «ГМ14ДС». При замене миниблока с трансформатором не забудьте соединить вторичную обмотку с интегратором в соответствии с рисунком на этикетке миниблока.

Содержание отчёта

Отчёт о проделанной работе должен содержать:

1. 
   Принципиальную электрическую схему испытательной установки.
   
2. 
   Краткое описание материала исследования которого проводились.
   
3. 
   Расчётные формулы и примеры вычислений.
   
4. 
   Результаты наблюдений и вычислений в таблице 5.1 (для каждого исследуемого образца данные заносятся в отдельную таблицу).
   
5. 
   Графики зависимостей B(H) и (Н).
   

Контрольные вопросы

1. 
   Дайте определение зависимости B(H) для ферромагнитных материалов.
   
2. 
   С какой целью определяют начальную кривую намагничивания?
   
3. 
   Поясните вид основной кривой намагничивания.
   
4. 
   Каким образом определяется одна из важнейших характеристик феррмагнитных материалов?
   

Список литературы

1. 
   Детлаф, А. А. Курс общей физики./ А. А. Детлаф, Б. М. Яворский — М.: Высшая школа, 1989 г.
   
2. 
   Иверонова, В. И. Физический практикум./ В.И. Иверонова и др. — М.: Физико-математическая литература, 1962 г.
   
3. 
   Электротехника. Общий курс./ М.Ю. Анвельт и др. – М.: Государственное энергетическое издательство, 1960 г.
   
4. 
   Богородицкий, Н. П Электротехнические материалы: учебник для вузов./Н. П. Богородицкий, В .В. Пасынков, Б. М. Тареев – 7-е. изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.