Część teretyczna:

Materiały ferromagnetyczne mają szerokie zastosowanie w elektrotechnice dzięki swym właściwościom magnesowania się i „wzmacniania” zewnętrznego pola magnetycznego. W celu zbadania tych właściwości przeprowadzimy doświadczenie, które pozwoli nam na wyznaczenie charakterystyki magnesowania. Do przeprowadzenia doświadczenia zastosujemy cewkę pierścieniową nawiniętą na rdzeń z materiału ferromagnetycznego. Uzwojenie cewki dołączymy do źródła napięcia i zastosujemy rezystor nastawny, który pozwoli nam na zmianę prądu płynącego w uzwojeniu cewki. Znając wymiary cewki i liczbę jej zwojów możemy, przy znanej wartości prądu, obliczyć natężenie pola H ze wzoru
. Poprzez pomiar strumienia magnetycznego w rdzeniu odpowiednim przyrządem zwanym strumieniomierzem, możemy z zależności
obliczyć indukcję B w rdzeniu. Chcąc uzyskać charakterystykę magnesowania B=f(H) zmieniamy prąd w cewce począwszy od zera. W miarę zwiększania prądu, a więc i natężenia pola magnetycznego H, indukcja magnetyczna będzie się zmieniała, przy czym zgodnie z zależnością
ujętą w postaci skalarnej
. Charakterystykę magnesowania rdzenia, który przed doświadczeniem był rozmagnesowany przedstawiamy na poniższym rysunku z rozbiciem na dwie składowe: liniową
i nieliniową
. Krzywa ta nosi nazwę krzywej magnesowania pierwotnego. Stromość tej krzywej stopniowo maleje w zakresie końcowym wchodząc w stan nasycenia.

Po osiągnięciu stanu nasycenia zmniejszamy wartość prądu w cewce co powoduje zmniejszenie natężenia pola magnetycznego. Wartości indukcji magnetycznych, które odpowiadają wartościom pola magnetycznego przy zmniejszaniu go od nasycenia wyznaczają nową krzywą odbiegającą od poprzedniej. Na poniższym rysunku wykreśliliśmy krzywą magnesowania pierwotnego (0-1) oraz przebieg indukcji magnetycznej w funkcji natężenia pola magnetycznego przy:

• zmniejszaniu jego wartości od H_m do 0 (1-2)

• przy zmianie zwrotu H i osiągnięciu w pkt. 3 wartości H_c przy której indukcja B jest równa 0 (2-3)

• dalszym zwiększaniu natężenia pola aż do nasycenia w pkt. 4

• ponownej zmianie zwrotu H i przejściu poprzez punkt 5 i 6 to nasycenia w pkt. 1

otrzymaliśmy w rezultacie krzywą zamknięta nazywaną pętlą histerezy magnetycznej.

Indukcję magnetyczną, jaka występuje w rdzeniu przy natężeniu pola magnetycznego równym 0 (pkt. 2 i 5) nazywamy indukcją remanencji. Natężenie pola magnetycznego konieczne do uzyskania indukcji magnetycznej w rdzeniu równej 0 (pkt. 3 i 6) nazywamy natężeniem korekcji.

Szerokość pętli histerezy zależy od właściwości magnetycznych materiału.

Tabela pomiarowa:

Obliczenia:

Długość średnią rdzenia obliczamy w następujący sposób:

Δlśr = 4 mm

S = 1080 mm²

ΔS = 2 mm²

Natężenie korekcji H_k obliczamy ze wzoru:
, a błąd tej wartości obliczamy ze wzoru:

Indukcję remanencji obliczamy ze wzoru:
, a błąd tej wartości obliczmy ze wzoru:

Dobroć liczymy ze wzoru
, a jej błąd

Wyniki obliczeń dokonanych na podstawie tych wzorów przedstawiam w tabeli:

Sx	Sy	kx	ky	R1	R2	C	Z1	Z2	lśr	S
8	16	5,00E-01	1,00E-01	1,00E+01	4,81E+05	9,65E-07	600	550	0,458	1,08E-03
dSx	dSy			dR1	dR2	dC			dlśr	dS
1	1			1,00E+00	1,00E+03	1,00E-09			0,004	4,00E-06
Hk	dHk		Br	dBr		Q	dQ
262,0087	6,12E+01		6,25E-01	4,33E-02		1,64E+02	4,96E+01

Wyniki:

---