Схема питается от задающего генератора. Исследуемый ферромагнетик представляет собой тороидальный магнитопровод с двумя обмотками. Последовательно с намагничивающей обмоткой w₁ включено небольшое сопротивление R₁, напряжение на кото­ром, пропорциональное току i₁, подается на горизонтальные пластины осциллографа и на вольтметр V₁. На зажимы измерительной обмотки w₂ включена интегрирующая цепочка с большим сопротивлением R₂ и большой емкостью С. В схеме выбрано поэтому  

                                (7.6)

где S – сечение сердечника, k_о – постоянная, y ₁ – потокосцепление обмотки w ₁.

Таким образом, на экране осциллографа можно наблюдать вебер-амперную характеристику y ₁(i). При этом масштабы по осям:

     (7.7)

где Dx, Dy – размах осциллограммы по горизонтали и вертикали соответственно.

Для измерения напря­жений на резисторе R₁ и на вторичной обмотке w₂ применены цифровые вольтметры с большим входным сопротивлением.

Порядок выполнения работы

3.1 Определение масштабов осциллографа M_i , М _y и магнитных потерь на частоте f = 50 Гц.

Установить на входе цепи напряжение частотой 50 Гц, при котором на экране осциллографа наблюдается предельный гистерезисный цикл (когда дальнейшее увеличение входного напряжения не вызывает значительного роста индукции). Регулировкой усиления верти­кального и горизонтального каналов осциллографа добиться, чтобы диаграмма заняла не менее 2/3 экрана. Занести в табл. 7.1 показания вольтметров V₁, V₂ и размах осциллограммы по горизонтали и вертикали, зарисовать осциллограмму на кальку. Площадь гистерезисного цикла S _{y i} определяется непосредственным подсчетом числа квадратных миллиметров (по миллиметровой бумаге), укладывающихся внутри петли.

Таблица 7.1

3.2 Определение магнитных потерь на частоте 400 Гц.

Изменить частоту входного напряжения до 400 Гц. Увеличивая напряжение на выходе задающего генератора (примерно в 8 раз), установить размах осциллограммы по вертикальной оси (y_m) такой же, как в предыдущем опыте. Произвести измерения и занести результаты в табл. 7.1. Осциллограмму перенести на кальку.

3.3 Снятие основной кривой намагничивания.

Установить частоту входного напряжения 50 Гц. Изменяя величину входного напряжения, определить коорди­наты x_m и у _m вершин гистерезисных циклов. Результаты занести в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Оформление отчета

1. Привести схему исследований, данные приборов и исследуемого образца ферромагнитного материала.

2. Перенести на миллиметровку осциллограммы вебер-амперных характеристик y(i), снятые при частотах 50 Гц и 400 Гц, с обозначением и оцифровкой в соответствии с масштабами осей координат. Определить параметры предельного гистерезисного цикла B_m, B_r, H_c и, используя справочные таблицы, сделать вывод о материале исследованного ферромагнетика.

3. Оформить таблицы с результатами измерений и расчетов. При расчете масштабов использовать формулы (7.7). Значения тока I_m и потокосцепления y_m определяются по координатам x_m, y_m с учетом масштабов. Расчет индукции B_m и напряженности H_m выполнить по формулам: B_m = y_m/w₁S, H_m = w₁I_m/l_ср, где S = (D – d)×h/2, l_ср = p(D + d)/2 – соответственно площадь поперечного сечения и длина средней линии магнитного образца.

4. По результатам расчета табл. 7.2 построить основную кривую намагничивания B(H) и зависимости m_r (H), m _д(H).

5. Рассчитать удельные магнитные потери при частотах 50 и 400 Гц по формуле P _м.уд= P _м/V_ст, где V_cт = p(D² - d²)×h × k_с – объем стали, k_c = 0,98—коэффи­циент заполнения образца сталью; D , d , h – диаметры и вы­сота стального тороида. По формулам (7.4) разделить суммарные потери в стали на потери на вихревые токи и потери на гистерезис. Результаты расчетов занести в табл. 7.3.

Таблица 7.3

6. Сделать краткие выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какие материалы относят к классу ферромагнетиков?

2. В чем причина сильных магнитных свойств ферромагнетиков?

3. Что такое предельный гистерезисный цикл намагничивания? Какие параметры из него определяют?

4. Что такое магнитная проницаемость, какие существуют ее виды?

5. Как происходит процесс намагничивания ферромагнетиков?

6. Как и от каких факторов зависит магнитная проницаемость?

7. Какие потери возникают в ферромагнетике при его периодическом перемагничивании?

8. Что такое магнитомягкие и магнитотвердые ферромагнетики? Которые из них обладают меньшими потерями и почему?

9. Как практически можно разделить потери в ферромагнетике по видам?

10. Как получить на экране осциллографа характеристику намагничивания?

11. Назовите области применения сегнетоэлектриков.

Рекомендуемая литература

1. Пасынков В. В. Материалы электронной техники. М.: Высшая школа, 1980.

2. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. Л.: Энергия, 1977.

3. Справочник по электротехническим материалам. Тт. 1 – 3/ Под ред. Д. В. Корицкого и др. Л.: Энергия, 1974—1976.