Описание экспериментальной установки

Установка (рис.6) представляет собой измерительный прибор магнитоэлектрической системы, в магнитной цепи которого имеется исследуемый ферромагнитный сердечник, помещенный в неподвижную катушку L. Электрическая схема установки содержит следующие элементы:

L - неподвижная катушка,

L₁ - подвижная катушка,

Я - ярмо из мягкого железа,

С₁, С₂ - исследуемый стержень,

К₀ - переключатель для изменения направления тока в неподвижной катушке,

Е₁, Е₂ - источники тока,

А₂ - миллиамперметр в цепи неподвижной катушки,

Ш - шкала прибора, показывающая магнитную индукцию в условных единицах,

R₁- потенциометр в цепи подвижной катушки,

А₁ - миллиамперметр цепи подвижной катушки.

При прохождении тока по неподвижной катушке L исследуемый ферромагнитный сердечник намагничивается. Магнитное поле этого сердечника с помощью ярма Я (рис.13) сосредотачивается на подвижной катушке. Если через эту катушку пропустить ток, то магнитное поле этой катушки взаимодействует с магнитным полем сердечника, вследствие чего катушка поворачивается. Поворот катушки регистрируется по шкале Ш. Таким образом подвижная катушка играет роль индикатора (измерителя) магнитной индук ции сердечника.

Порядок выполнения работы

Работа начинается с того, что проверяем имеет ли исследуемый ферромагнитный стержень остаточный магнетизм. Для этого не включая цепь неподвижной катушки устанавливаем силу тока 60-120 мкА в подвижной катушке L₁. Если стрелка отклоняется от нуля вправо или влево, то стержень необходимо размагнитить. Для этого необходимо разомкнуть цепь подвижной катушки и включить цепь неподвижной. Потенциометром R₂, который вначале находился в нулевом положении, устанавливают ток 50 мкА. Затем, уменьшая силу тока при помощи потенциометра и одновременно, меняя быстро несколько раз переключателем направление тока в цепи, добиваются того, чтобы остаточный магнетизм стал равным нулю, т.е. стрелка гальванометра остановилась на нулевом делении.

Выполнив это, приступают к исследованию степени намагничивания в зависимости от напряженности магнитного поля.

1. Устанавливают силу тока в цепи подвижной катушки 80 мкА, которая в течении всей работы должна быть постоянной.

2. Замыкают ключом К₂ цепь неподвижной катушки (намагничивающей), предварительно поставив потенциометр R₂ в нулевое положение.

3. Перемещаютдвижок потенциометра R₂ так, чтобы сила тока в неподвижной катушке увеличилась от 0 до 300 мкА, через 50 мкА, каждый раз отмечая показания миллиамперметра и стрелки подвижной катушки L₁ и заносят их в таблицу.

4. Уменьшая силу тока потенциометром R₂ в неподвижной катушке от 300 мкА до 0 через каждые 50 мкА, заносят показания в таблицу.

5. Переключателем К₀ изменяют направление силы тока, а следовательно, изменяют направление напряженности внешнего поля.

6. Увеличивают силу тока потенциометром R₂ от 0 до 300 мкА опять через 50 мкА и заносят показания в таблицу.

7. Опять уменьшают силу тока от 300 мкА до 0 через 50 мкА, продолжают заносить показания в таблицу

8. Переключателем К₀ еще раз изменяют направление силы тока в катушке.

9. Увеличивают силу тока в катушке от 0 до 300 мкА через каждые 50 мкА, заносят показания в таблицу.

10. По полученным данным построят график петли гистерезиса, для чего на оси х откладывают силу только в мкА, а по оси у - отклонение стрелки приборов по шкале Ш в условных единицах. Поскольку напряженность магнитного поля в неподвижной катушке пропорциональна силе тока, а отклонение стрелки гальванометра пропорционально индукции магнитного поля исследуемого стержня, то фактически мы получим график зависимости индукции магнитного поля исследуемого стержня от напряженности магнитного поля катушки L.

Задачи

1. На рисунках а) и б) качественно представлены гистерезисные петли для двух ферромагнетиков. Объяснить, какой из приведенных ферромагнетиков применяется для изготовления сердечников трансформаторов, и какой – для изготовления постоянных магнитов.

2. Определить магнитную проницаемость никеля, если известно, что магнитный поток, пронизывающий его сечение, в 20 раз меньше магнитного потока, пронизывающего равное по величине сечение стали, абсолютная магнитная проницаемость которой равна 6·10^-4 Гн/м.

3. Магнитная индукция в бруске стали равна В = 1,5 Тл. Напряженность внешнего магнитного поля Н = 1500 А/м. Определить относительную магнитную проницаемость μ стали (μ₀ = 4π·10^-7Гн/м).

4. Что называется магнитной постоянной и чему она равна?

Магнитной постоянной называется…

а) …величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия токов больше в данной среде, чем в вакууме;

б) …величина, характеризующая магнитные свойства вакуума;

в) …величина, показывающая во сколько раз магнитное поле макро токов усиливается за счет поля микротоков среды.

5. Магнитный поток сквозь соленоид (без сердечника) равен 5мкВб. Найти магнитный момент соленоида, если его длина равна 25 см.

Контрольные вопросы

1. Расскажите о магнитных свойствах веществ.

2. Рассказать о магнитных свойствах ферромагнетиков.

3. Назначение и цель работы.

4. Рассказать об экспериментальной установке и принципе действия рабочей схемы:

а) где находится исследуемый ферромагнетик, что он собой представляет?

б) как создается внешнее магнитное поле, как оно регулируется?

в) как изменяется индукция ферромагнетика?

г) как избавиться от остаточного намагничивания?

д) для чего в схеме миллиамперметры?

5. Что представляет собой петля гистерезиса?

6. В каких единицах Вы измеряли индукцию и напряженность магнитного поля и почему?

Литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука. Т.2, 1982. § 51, 52, 55, 59

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2002, § 122.

3. Бондарев Б. В., Калашников Н. П., Спирин Г. Г. Курс общей физики. М.: Высшая школа. 2003, кн. 2. § 7.1, 7.5.

Лабораторная работа 2.12

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: