Ćwiczenie nr 41.

Temat: Badanie zjawiska histerezy magnetycznej ferromagnetyków.

LITERATURA:

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

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

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

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

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

Czech I. „Oscyłłografy w izmjeritielnoj technikje” Izdatielstwo ENJERGIJA Moskwa 1955

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 Biota-Savarta, 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 uzyskać 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 odcinków pętli histerezy odpowiadające podwojonej długości natężenia koercji S_x , indukcji remanencji S_y , oraz indukcji nasycenia badanego ferromagnetyka B_r . 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.

---