LABORATORINIS DARBAS NR. 6
FEROMAGNETIKO HISTERĖZĖS KILPOS TYRIMAS gauti oscilografo ekrane toroido formos feromagnetiko histerizės kilpą ir apskaičiuoti permagnetinimo nuostolius.
DARBO TIKSLAS:
DARBO PRIEMONĖS: feromagnetiko histerėzės kilpos tyrimo stendas (jo scema pateikta 1 pav. ;
n1, N2, R 1, R 2, C, S ir ν reikšmės nurodytos stende). DARBO METODIKA IR PAGRINDINĖS PAGRINDINĖS FORMULĖS
I1
I2
T
Uy
Ux
C
R 1
R 2
1 pav. feromagnetiko histerėzės kilpos tyrimo stendas. B y1 x2 H x1 y2 2 pav. Histerizės kilpa, rodanti sukurtos magnetiko viduje magnetinės indukcijos B priklausomybę nuo išorinio magnetinio lauko stiprio H.
U x
=
2U ef . x
=
k x x
(1)
U y
2U ef . y
=
=
k y y
(1a)
Čia Uef.x ir Uef .y – efektinės (matuojamos) įtampų vertės, k x ir k y – oscilografo ekrano x ir y ašių padalų vertės voltais metrui, esant tam tikram X ir Y stiprinimui. x1
x = y
+
x2
(2)
y2
(2a)
2
=
y1
+
2
Čia |x1|, |x2|, |y1|, |y2| yra histerizės kilpos galų kordinačių reikšmių absoliutūs dydžiai. k x
=
k y
=
U x
(3)
x U y
(3a)
y
Iš (1) ir (1a) išreiškiamia k x ir k y. w=v
R2 Cn1 R1 SN 2
k x k y S k
(4)
Nuostolių galios tankis.
BANDYMO EIGA 1.
2. 3. 4. 5. 6.
7. 8.
Stendo (1 pav.) įtampa UX paduodame į oscilografo X įėjimą, UY- į Y įėjimą. Oscilografo ekrane gauname histerizės kilpą. X ir Y ašių stiprinimus parenkame taip, kad kilpa užimtų didelę ekrano dalį. Išmatuojame įtampas Uef.x ir Uef.y bei kilpos galų koordinates x1; x2; y1; y2. Apskaičiuojame x ir y pagal (2) ir (2a) , po to apskaičiuojame k X k Y, išreikštus iš (3) ir (3a). Išmatuojame histerizės kilpos plotą. Pagal (4) apskaičiuojame permagnetinimo nuostolių galios tankį. Sumažiname į toroidą paduodamą įtampą (kilpos plotas sumažės ir pati kilpa nepasieks įsotinimo). Pakartojame matavimus (nekeičiame X ir Y ašių stiprinimo) apskaičiuojame nuostolių tankį. Palyginame rezultatus ir suformuluojame išvadas. 1 lentelė. Reikšmės nurodytos stende .
v, Hz
n1, m-1
R 1, Ω
R 2, Ω
N2
C, F
S, m2
600
6000
100
51
200
???0,5∙10-6
2∙10-5
2 lentelė. I bandymo rezultatų lentelė.
Ux, V
Uy, V
x, V/m
y, V/m
kx, V/m
ky, V/m
w, w/m3
0,68
0,51
0,031
0,032
21,94
15,94
13577476,36
Matavimai:
Uef.x = 0,48 V Uef.y = 0,36 V x1 = 0,024m ; x2 = -0,038m y1 = 0,032m ; y2 = -0,032m Sk = 3433mm2 = 0,343m2 Skaičiavimai: Pagal (1) ir (1a) apskaičiuojame U x ir U y.
U x
=
U y
2 ⋅ 0,48 = 0,68 V
2 ⋅ 0,36 = 0,51 V
=
Pagal (2) ir (2a) apskaičiuojame x ir y.
x =
0,024
+ −
2
0,038 =
0,031 V / m
x
y
0,032
+ −
=
2
0,032 =
0.032 V / m
y
Pagal (3) ir (3a) apskaičiuojame k ir k .
k x
=
0,68 0,031
=
21,94 V / m
k x
=
0,51 0,032
=
15,94 V / m
Pagal (4) apskaičiuojame paramagnetinimo nuostolius.
w = 680
18200 ⋅ 0,0000005 ⋅ 6000 82 ⋅ 0,00002 ⋅ 20
21,94 ⋅ 15,94 ⋅ 0,343 = 13577476,36 W / m
3
3 lentelė. II bandymo rezultatų lentelė.
Ux, V
Uy, V
x, V/m
y, V/m
kx, V/m
ky, V/m
w, w/m3
0,42
0,34
0,018
0,025
23,33
13,6
8547877,11
Matavimai:
Uef.x = 0,3 V Uef.y = 0,24 V x1 = 0,011m ; x2 = -0,024m y1 = 0,025m ; y2 = -0,025m Sk = 2375mm2 = 0,238m2 Skaičiavimai: Pagal (1) ir (1a) apskaičiuojame U x ir U y.
U x
=
U y
2 ⋅ 0,3 = 0,42 V
=
2 ⋅ 0,24 = 0,34 V
Pagal (2) ir (2a) apskaičiuojame x ir y.
x =
0,011 +
−
2
0,024 =
0,018 V / m
x
y
y
Pagal (3) ir (3a) apskaičiuojame k ir k .
0,025 =
+ −
2
0,025 =
0.025 V / m
k x
=
0,42 0,018
=
23,33 V / m
k x
=
0,34 0,025
=
13,6 V / m
Pagal (4) apskaičiuojame paramagnetinimo nuostolius.
w = 680
18200 ⋅ 0,0000005 ⋅ 6000 82 ⋅ 0,00002 ⋅ 20
23,33 ⋅ 13,6 ⋅ 0,238 = 8547877,11 W / m
3
Išvada
Oscilografo ekrane gavome toroido formos faramagnetiko histerizės kilpą ir apsakičiavome paramagnetinimo nuostolius, kurie lygus 13577476,36 W/m3. Bandyma pakartojome antrą kartą sumažinę įtampą ir paramagnetinimo nuostolius gavome mažesnius 8547877,11 W/m3. 13577476,36 W/m3 > 8547877,11 W/m3. Literatūra
N.Astrauskienė ir kt. “Elektromagnetizmas. Banginė ir kvantinė optika. Atomo, branduolio ir puslaidininkių fizika” 1997m.; A. Tamašauskas, J. Vosylius “Fizika 2” 1989m.
