I PRACOWNIA FIZYCZNA

ĆWICZENIE: 59

Badanie pętli histerezy mgt. przy pomocy oscyloskopu.

Goncerz Rafał

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Diamagnetyki

Substancje w których momenty magnetyczne atomów są - w przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego - równe zeru ,gdyż momenty magnetyczne wszystkich elektronów w atomie są wzajemnie skompensowane

Paramagnetyki

Substancje , których atomy w przypadku braku zewnętrznego pola magnetycznego mają różny od zera moment magnetyczny. Występowanie tego momentu magnetycznego może być związane zarówno z orbitalnym ruchem elektronów w atomach paramagnetyka , jak i ze spinowymi momentami tych elektronów.

Ferromagnetyki

Ciała stałe ( z reguły substancje krystaliczne ) , wykazujące przy niezbyt wysokich temperaturach własne namagnesowanie , które silnie zmienia się pod wpływem oddziaływań zewnętrznych pola magnetycznego , deformacji , zmiany temperatury . Ferromagnetyki - w odróżnieniu od słabo magnetycznych diamagnetyków i paramagnetyków - stanowią silnie magnetyczne ośrodki ; pole magnetyczne w nich może setki lub tysiące razy przewyższać pole zewnętrzne .

Do wykorzystania na magnesy trwałe wykorzystywane są ferromagnetyki twarde , które mają szeroki kształt pętli histerezy magnetycznej .

2. WYNIKI POMIAROW

3. OPRACOWANIE WYNIKOW

1. Korzystając ze wzorów na :

Natężenie pola magnetycznego

gdzie :

Ux - napięcie odczytane z oscyloskopu

n1 = 330±1 - ilość zwojów uzwojenia pierwotnego

R1 = (180,6±1%) 

L = (22,4±0,02)cm

Indukcja magnetyczną

gdzie :

Uy

n2 = 45±1

R = (4,7±1%) kΩ

C = (56,3±5%) μF

Oraz z metody różniczki zupełnej obliczam niepewności pomiarowe

ΔH = H*(ΔU_x/U_x+Δn/n+ΔR₁/R₁+Δl/l)

ΔB = B*(ΔU_y/U_y+ΔR/R+ΔC/C+Δn/n +ΔS/S)

obliczam wartości H i B dla wierzchołków pętli histerezy :

Ux	Uy	H	B	ΔH	ΔB
54	0,6	440,5	2,21	6,13	0,73
45	0,58	367,08	2,13	5,11	0,71
40	0,55	326,29	2,02	4,54	0,67
35	0,52	285,51	1,91	3,98	0,64
30	0,48	244,72	1,76	3,41	0,59
25	0,43	203,93	1,58	2,84	0,53
20	0,36	163,15	1,32	2,27	0,44
15	0,28	122,36	1,03	1,7	0,34
10	0,18	81,57	0,66	1,14	0,22
5	0,06	40,79	0,22	0,57	0,07
3	0,02	24,47	0,07	0,34	0,03

2. Obliczam wartość względnej przenikalności magnetycznej μ korzystając z wzoru:

gdzie: μ_o = 4π⋅10^-7 [NA^-2]

Niepewność pomiarową Δμ obliczam metodą pochodnej logarytmicznej:

Δμ = μ(ΔB/B+ΔH/H)

Otrzymałem następujące wyniki:

μ	Δμ
3983,577	1379,251
4620,949	1599,931
4929,677	1706,823
5326,612	1844,255
5736,351	1986,121
6166,577	2135,08
6453,395	2234,386
6692,41	2317,141
6453,395	2234,386
4302,263	1489,591
2390,146	827,5504

μ max	Δ μ max
6692,41	2317,141

3. WNIOSKI

Ćwiczenie przeprowadzono tylko dla jednej wartości oporu - dlatego nie mogę porównać wyników oraz kształtu różnych pętli histerez mgt. Na wartość błędów pomiarowych miał również wpływ stopień dokładności pomiarów , lecz największy wpływ miało sumowanie się poszczególnych błędów pomiarów z błędami wynikającymi z przybliżeń przyjętych do obliczeń. Wartość tablicowa μ dla materiałów wykorzystywanych do produkcji rdzeni transformatorów wynosi dla stali miękkiej mgt. od 1000 do 27000 dla ferrokobaltu, który wykorzystywany jest w transformatorach specjalnego przeznaczenia. Najczęściej jednak wykorzystywana jest stal o μ w granicach 1000 - 9000, wobec czego wyniki uzyskane w ćwiczeniu mieszczą się w tych granicach.

---