Практикум по электричеству и магнетизму - 68 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

68
координатной сеткой, ламповый вольтметр.
Описание схемы и методики измерений
Для исследования характеристик ферромагнетиков одним из наиболее
удобных и быстрых является метод снятия петли магнитного гистерезиса с
помощью электронного осциллографа. На рис.7 приведена схема этого
метода.
Исследуемый ферромагнитный образец используется в качестве
сердечника тороидального трансформатора . Через первичную обмотку
трансформатора L
1
проходит переменный ток J
1
, создающий магнитное поле
Н, которое для этого соленоида определяется по
формуле:
,
11
l
wJ
H =
(11)
где w
1
–число витков в первичной обмотке, ℓ -
средняя длина магнитопровода или средняя
длина окружности сердечника , которая равна
(см . рис.8)
2
21
dd
+
= πl (12)
Здесь d
1
– внутренний, d
2
– внешний диаметра
тороидального сердечника .
На вход горизонтальной развертки
осциллографа Х подается напряжение U
х
, снимаемое с сопротивления R
1
.
Очевидно, что
.
1
1
11
H
w
R
RJU
x
l
==
(13)
Так как напряжение U
х
пропорционально Н, то положение луча на экране
осциллографа вдоль горизонтальной оси будет определяться величиной
напряженности Н магнитного поля .
В результате изменения тока в первичной обмотке трансформатора в
его сердечнике возникает переменный магнитный поток Ф, который
пронизывает витки вторичной обмотки L
2
и индуцирует в ней э.д .с.
индукции ,
dt
dФ
−=ε (14)
где Ф=ВSw
2
, w
2
– число витков во вторичной обмотке, S- площадь
поперечного сечения сердечника трансформатора .
По второму правилу Кирхгофа для цепи вторичной обмотки имеем :
,
2
Rc
UU
+
=
ε
(15)
где U
с
– падение напряжения на конденсаторе С , а
2
R
U - падение
напряжения на сопротивлении R
2
.
Рис.8 
                                              68
коорд ин а т н ой    сет кой,     ла м п овый воль т м етр.

                         О писаниесхем ы и м етод ик и изм ерений
        Д ля исслед ова н ия х а ра кт ерист ик ф ерром а гн ет иков од н им из н а иболее
у д обн ых и быст рых я вля ет ся м ет од сн я т ия п ет ли м а гн ит н ого гист ерезиса с
п ом ощ ь ю электрон н ого осциллогра ф а . Н а рис.7 п ривед ен а сх ем а эт ого
м ет од а .
        Исслед у ем ый ф ерром а гн ит н ый обра зец исп оль зу ет ся в ка чест ве
серд ечн ика т ороид а ль н ого т ра н сф орм а т ора . Ч ерез п ервичн у ю обм отку
т ра н сф орм а т ора L1 п рох од ит п ерем ен н ый т ок J1, созд а ю щ ий м а гн ит н ое п оле
                                    Н, которое д ля эт ого солен оид а оп ред еля ет ся п о
                                    ф орм у ле:
                                                                 J1w1
                                                            H=        ,                   (11)
                                                                   l
                                  гд е w1 –число вит ков в п ервичн ой обм от ке, ℓ -
                                  сред н я я д лин а м а гн ит оп ровод а или сред н я я
                                  д лин а окру ж н ост и серд ечн ика , котора я ра вн а
                                  (см . рис.8)
                                                                 d1 + d 2
                                                         l =π                             (12)
                                                                    2
                               Зд есь d1 – вн у т рен н ий, d2 – вн ешн ий д иа м етра
                               т ороид а ль н ого серд ечн ика .
       Рис.8                   Н а         вх од       горизон т а ль н ой     ра зверт ки
осциллогра ф а Х п од а ет ся н а п ря ж ен ие U х , сн им а ем ое с соп рот ивлен ия R1.
Очевид н о, что
                                                   R1l
                                  U x = J1R1 =         H.                                 (13)
                                                   w1
Т а к ка к н а п ря ж ен ие U х п роп орцион а ль н о Н, то п олож ен ие лу ча н а экра н е
осциллогра ф а вд оль горизон т а ль н ой оси бу д ет оп ред еля т ь ся величин ой
н а п ря ж ен н ост и Н м а гн ит н ого п оля .
         В резу ль т а т е изм ен ен ия тока в п ервичн ой обм от ке т ра н сф орм а тора в
его серд ечн ике возн ика ет п ерем ен н ый м а гн ит н ый п оток Ф, который
п рон изыва ет витки вт оричн ой обм от ки L2 и ин д у циру ет в н ей э.д .с.
                                                    dФ
ин д у кции                                 ε =−        ,                               (14)
                                                     dt
гд е Ф=В Sw2, w2 – число витков во вторичн ой обм отке, S- п лощ а д ь
п оп еречн ого сечен ия серд ечн ика тра н сф орм а т ора .
       П о втором у п ра вилу К ирх гоф а д ля цеп и вторичн ой обм от ки им еем :
                                    ε = U c + U R2 ,                              (15)
гд е Uс – п а д ен ие н а п ря ж ен ия н а кон д ен са т оре С , а U R2          - п а д ен ие
н а п ря ж ен ия н а соп рот ивлен ии R2.

Страницы