Ćwiczenie nr 41.

Temat: Badanie zjawiska histerezy magnetycznej ferromagnetyków.

LITERATURA:

1. Szczeniowski Sz. „Fizyka doświadczalna” cz. 3 Warszawa 1972

2. Piekara A. „Elektryczność i magnetyzm” PWN W-wa 1970

3. Resnick R., Halliday D. „Fizyka” T. 2, PWN W-wa 1970

4. Szydłowski H. „Pracownia fizyczna” PWN W-wa 1970

5. Zawadzki A., Hofmokl H. „Laboratorium fizyczne” PWN W-wa 1964

6. Czech I. „Oscyłłografy w izmjeritielnoj technikje” Izdatielstwo ENJERGIJA

Moskwa 1955

7. B. Jaworski, A. Dietłaf „Kurs fizyki” , t. 3, Warszawa 1984.

8. E. Purcel „Elektryczność i magnetyzm”, PWN Warszawa 1975.

9. M. Jeżewski- „Fizyka”, PWN, Warszawa, 1970

10. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch „Pierwsza pracownia fizyczna- przewodnik” Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 1995

CEL ĆWICZENIA:

• Praktyczne zapoznanie się ze zjawiskiem histerezy magnetycznej

• Zapoznanie się z metodą uzyskiwania pętli histerezy na ekranie oscyloskopu

• Wyznaczenie wartości natężenia koercji i indukcji remanencji badanego ciała ferromagnetycznego

ZAGADNIENIA KOLOKWIALNE:

• Pole magnetyczne, wielkości charakteryzujące i ich jednostki w układzie SI.

• Pole magnetyczne przewodnika z prądem, prawo BiotaSavarta, pole magnetyczne cewki.

• Własności magnetyczne materii, przenikalność magnetyczna i wektor namagnesowania.

• Klasyfikacja i własności magnetyczne ciał.

• Ferromagnetyki, histereza magnetyczna.

• Indukcja elektromagnetyczna, współczynnik indukcji własnej cewki.

• Układ całkujący.

• Układ pomiarowy do otrzymywania pętli histerezy na ekranie oscyloskopu.

• Metoda przeprowadzania dyskusji błędów.

WYKONANIE ĆWICZENIA:

1. Wyznaczyć wartość średniej drogi strumienia magnetycznego „l_śr” w rdzeniu wykonanym z badanego materiału ferromagnetycznego, oraz powierzchnię jego przekroju poprzecznego „S”.

2. Zestawić układ pomiarowy według schematu:

Uwaga: oscyloskop (model 3502 C) powinien być przygotowany do pracy w trybie X-Y. W tym celu należy przełączyć pokrętło TIME/DIV na pozycję X-Y. Na wejście CH-B należy podać sygnał odchylania poziomego (X) a na wejście CH-A sygnał odchylania pionowego (Y).

3. Włączyć oscyloskop i za pomocą pokręteł przesuwu plamki w kierunku osi x i y oscyloskopu ustawić plamkę dokładnie w środku ekranu, w punkcie przecięcia się osi jego układu współrzędnych.

4. Pokrętło autotransformatora ATr ustawić w lewym skrajnym położeniu. Włączyć zasilanie układu pomiarowego. Rozmagnesować próbkę badanego ferromagnetyka. W tym celu należy dobrać za pomocą autotransformatora wartość napięcia, tak, aby przy odpowiednio dobranych czułościach wzmacniacza X i Y uzyskać na ekranie oscyloskopu pętlę histerezy. Następnie należy wolno zmniejszać autotransformatorem napięcie do zera.

5. Przystosować oscyloskop do pomiaru napięć. W tym celu potencjometry płynnej regulacji czułości wzmocnienia kanału X i Y należy przekręcić na pozycję CAL (do oporu zgodnie z ruchem wskazówek zegara). Następnie ustawić za pomocą autotransformatora wartość napięcia, przy którym na ekranie oscyloskopu otrzymamy pętlę histerezy dostatecznie dużych rozmiarów. Można też skorzystać ze skokowej regulacji czułości kanałów A i B. Pętla histerezy powinna zajmować całą powierzchnię pomiarową oscyloskopu.

6. Odczytać długości S_x i S_y odcinków pętli histerezy odpowiadające podwojonej wartości natężenia koercji i indukcji remanencji. Odnotować czułości k_x i k_y kanałów X i Y oscyloskopu.

7. Rozmontować układ do badania pętli histerezy. Wartości oporów R₁ i R₂ , oraz pojemność C kondensatora wzorcowego zmierzyć za pomocą mostka RLC.

OBLICZENIA I OPRACOWANIE WYNIKÓW

Obliczyć wartości:

1. natężenia koercji H_k i indukcji remanencji B_r z zależności:

,
,

gdzie: k_x i k_y są czułościami kanałów „X” i „Y” oscyloskopu, z₁ i z₂ ilościami zwojów uzwojeń: pierwotnego i wtórnego.

b) wartość współczynnika dobroci badanego materiału ferromagnetycznego

WSKAZÓWKI OD DYSKUSJI BŁĘDÓW

• Maksymalny błąd wyznaczenia wartości natężenia koercji, indukcji remanencji i współczynnika dobroci badanego materiału ferromagnetycznego można obliczyć metodą pochodnej logarytmicznej.

• Błąd pomiaru długości odcinków na skali oscyloskopu jest równy dokładności odczytu.

• Błąd pomiaru długości średniej drogi strumienia magnetycznego i powierzchni przekroju poprzecznego rdzenia należy określić na podstawie dokładności odczytu przymiaru milimetrowego.

---