ćwiczenie nr 58 wyznaczanie podstawowych parametrów ...

10.X.2010 ĆWICZENIE NR 58
WYZNACZANIE PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW
FERROMAGNETYKÓW
I. Zestaw przyrządów:
1. Oscyloskop
2. Zasilacz ( 0 – 24V; 2A)
3. Trzy próbki ferromagnetyków
UWAGA ! Czas obserwacji próbki nr 3 nie może przekraczać 10 sekund !
II. Cel ćwiczenia
1. Wyznaczanie krzywej pierwotnego namagnesowania.
2. Obserwacja, pomiar i wykreślenie nasyconej pętli histerezy oraz wyznaczanie pozostałości
magnetycznej B r i pola koercji H c .
III. Schemat układu pomiarowego
Zasilacz
Regulacja U
Oscyloskop
X Y
R 2
Y
R 1
X
IV. Wykonanie ćwiczenia
1. Zmontować układ wg. schematu przedstawionego na rysunku.
2. Włączyć oscyloskop do sieci.
3. Przeprowadzić kalibrację wzmacniaczy x i y oscyloskopu.
4. Ustawić plamkę na środku ekranu oscyloskopu.
5. Stopniowo zwiększając napięcie zasilające badaną próbkę otrzymać na ekranie pętlę histerezy
w stanie nasycenia w położeniu dogodnym do pomiarów; w tym celu dobrać odpowiednia
wartości współczynników wzmocnienia w x i w y dla płytek odchylania poziomego i pionowego
(y) (pokrętła regulacji wzmocnienia płytek odchylania poziomego i pionowego w jednostkach
V/cm).
6. Zmniejszyć do zera napięcie zasilające próbkę.
7. Przeprowadzić rozmagnesowanie próbki zmieniając napięcie zasilające próbkę od U = 0 do
U max i ponownie wrócić do zera.
8. Wyznaczyć krzywą pierwotnego namagnesowania; w tym celu dla kilku wartości napięcia
zasilającego próbkę (napięcie to zmieniać od 0 do wartości, przy której zostaje osiągnięta
krzywa pierwotnego namagnesowania w stanie nasycenia), zmierzyć na ekranie oscyloskopu,
z dokładnością do 0,2 cm, współrzędne x i y wybranych punktów krzywej pierwotnego
namagnesowania.
9. Wyznaczyć nasyconą pętlę histerezy;
a) Dobrać takie napięcie zasilające próbkę, aby uzyskać nasyconą pętlę histerezy
1

) Wyznaczyć współrzędne x i y punktów leżących na pętli histerezy tak, aby można było
odwzorować jej kształt na wykresie B = f(H).
10. Wyznaczyć pozostałość magnetyczną B r i pole koercji H c
a) Z wykresu nasyconej pętli histerezy zmierzyć na ekranie oscyloskopu odległość między
punktami przecięcia pętli histerezy z osią pionową Y.
b) Z wykresu nasyconej pętli zmierzyć odległość między punktami przecięcia pętli histerezy z osią
poziomą X.
V. Opracowanie wyników.
1. Wartość natężenia pola magnetycznego H obliczyć ze wzoru :
n
H
1
l R
U
x
1
gdzie : U x = w x x - napięcie podawane na płytki poziome oscyloskopu
n 1
- ilość zwojów uzwojenia pierwotnego
l - średnia długość drogi magnetycznej
R 1
- rezystancja opornika R 1
w x - współczynnik wzmocnienia płytek odchylania poziomego
x - współrzędna pozioma określonego punktu krzywej
Obliczyć niepewność bezwzględną i względna wartości H przyjmując za x = 0,2 cm
2. Wartość indukcji magnetycznej B obliczyć ze wzoru :
B R C 2
1
U S n y
2
gdzie: U y = w y y - napięcie podawane na płytki pionowe oscyloskopu ( spadek napięcia na C 1 )
R 2 - rezystancja opornika R 2
C 1 - pojemność kondensatora C 1
S - przekrój poprzeczny próbki
n 2 - ilość zwojów uzwojenia wtórnego
w y - współczynnik wzmocnienia płytek odchylania pionowego
y - współrzędna pionowego określonego punktu krzywej
Obliczyć niepewność bezwzględną i względną B przyjmując za y = 0.2 cm.
3. Na papierze milimetrowym wykreślić pierwotną krzywą namagnesowania B = f(H) korzystając
z obliczonych, na podstawie wzorów (1) i (2), wartości H i B. Dla kilku wybranych punktów
zaznaczyć prostokąt niepewności.
4. Wykreślić pętlę histerezy w stanie nasycenia w układzie B = f(H).
5. Obliczyć wartości pozostałości magnetycznej B r i pola koercji H c .
a) Wartość B r obliczyć ze wzoru (2) podstawiając za y wartość współrzędnej pionowej punktu
przecięcia nasyconej pętli histerezy z osią Y układu współrzędnych (dla x = 0).
b) Wartość H c obliczyć ze wzoru (1) podstawiając za x wartość współrzędnej poziomej punktu
przecięcia nasyconej pętli histerezy z osią X układu współrzędnych (dla y = 0).
c) Zaznaczyć wartości B r i H c na krzywej pętli histerezy. Zaznaczyć także ich niepewności.
6. Z zależności B = o H obliczyć wartość przenikalności magnetycznej dla badanych
ferromagnetyków oraz ich niepewności, gdzie o = 12,5710 -7 H/m.
7. Przedstawić na wykresie zależność = f(H) dla badanych ferromagnetyków i zaznaczyć
prostokąt niepewności.
8. Dane potrzebne do obliczeń:
Wartość C 1 i R 2 są dla wszystkich próbek takie same i wynoszą:
C 1 = 1,5 F, R 2 = 200 k
Próbka R [] n 1 1 [zwoje] n 2 [zwoje] l [mm] s [mm 2 ]
1 10 200 200 90 45
2 8,2 250 200 94 56
3 2,8 200 314 150 5,4
Uwaga : ze względu na ograniczony czas obserwacji pętli histerezy dla próbki nr 3 sugeruje
się przyjąć w x = 10V/cm, w y = 10 mV/cm, przy pięciokrotnym wzmocnieniu
( wciśnięte oba przyciski Y MAG x 5)
(1)
(2)
2