Описание метода и экспериментальной установки

Для наблюдения петли гистерезиса на экране осциллографа необходимо подать на его вертикальный вход напряжениеU_у,пропорциональное индукции В суммарного поля, а на горизонтальный вход - напряжение U_х, пропорциональное напряженности поля Н. Принципиальная схема установки дана на рис. 9.3.

На первичную обмотку тороидального образца Т из исследуемого ферромагнетика подается переменное напряжение от лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) через сопротивление R₁. Изменением напряжения в первичной цепи доводят сердечник до состояния магнитного насыщения. Падение напряжения на сопротивлении R₁пропорционально току в первичной обмотке, т. е. величине напряженности поля Н в тороиде, поскольку U_x= I₁R₁ , а Н = n₁I₁

, (9.7)

где n₁ - число витков на единицу длины в первичной обмотке. Это напряжение подается на горизонтальный вход осциллографа. Во вторичной обмотке тороида наводится ЭДС индукции

, Y = B S₀N₂, (9.8)

где Y - потокосцепление, N₂ - общее число витков вторичной обмотки, S ₀- площадь, охватываемая одним витком. В опыте изменяется только величина индукции поля, т.е. d Y = S₀N₂ d B и

. (9.9)

Пренебрегая ЭДС самоиндукции во вторичной обмотке и падением напряжения на конденсаторе С, запишем выражение для тока во вторичной обмотке тороида

. (9.10)

Таким образом, ток во вторичной цепи пропорционален скорости изменения индукции магнитного поля. Конденсатор, стоящий во вторичной цепи, является элементом интегрирующей цепи R₂C, и напряжение U_cна нем будет пропорционально величине индукции поля в сердечнике. Действительно,

. (9.11)

Напряжение U_c = U_y подается на вертикальный вход осциллографа. В результате совместного воздействия U_xи U_y за один период синусо-идального изменения тока I₁и соответственно Н(см. рис.9.2) электронный луч на экране опишет полную петлю гистерезиса и за каждый следующий период в точности повторит ее. При этом на экране осциллографа будет видна неподвижная петля гистерезиса. Изменяя I₁, можно на экране получать петли гистерезиса разной площади.

Для определения значений Н и Вв абсолютных единицах необхо-димо знать масштабы по осям координат, т.е. “цену” одного большого деления шкалы осциллографа в А/м по оси Х и в теслах (Тл) по оси У. Обозначим эти масштабы соответственно k_х и k_у. Тогда

Н = k_хх и В = k_уу , (9.12)

где х и у - число больших делений шкалы. В соответствии с выражением (9.7)

откуда следует, что

, (9.13)

где g_х - чувствительность осциллографа по напряжению по оси x,

Из (9.11) следует, что

откуда:

, (9.14)

где g_у - чувствительность осциллографа по оси y, .