Регистрация петли гистерезиса ферромагнетика производится на установке, схема которой приведена на рис. 2:

Исследуемый образец O помещается в длинную катушку $L_{1}$ (соленоид), через которую протекает ток $I_{1}.$ Величина поля $H,$ возбуждаемого этим током, равна $H=\frac{N_1 I_1}{l}$ ($l$ — длина соленоида). Если последовательно с первичной обмоткой включить известное сопротивление $R_{1},$ то напряжение, снимаемое с этого сопротивления, будет пропорционально полю $H$ $$ U_{X} =I_{1} R_{1} =\frac{R_{1} l}{N_{1} } H. $$

Если это напряжение подать на $X$ вход осциллографа (регистратора), то отклонение луча по горизонтали будет пропорционально полю $H.$

В средней части соленоида намотана короткая измерительная катушка $L_{2} $ с числом витков $N_{2} ,$, к которой подключена интегрирующая $R_{2} C$ цепочка. Из соотношения $$ U_{C} =-\frac{N_{2} S}{R_{2} C} B=-\frac{N_{2} S}{\tau } B, $$ следует: $$ B=-\frac{R_{2} C}{N_{2} S} U_{C} . $$

Если напряжение $U_{C} $ подать на вход $Y$ осциллографа (регистратора), то на экране осциллографа (монитора) получится зависимость $B(H).$.

Питание установки, предназначенной для изучения свойств ферромагнетиков, осуществляется переменным напряжением с частотой 50 Гц, что позволяет получить на экране осциллографа полную петлю гистерезиса.

Плавное изменение амплитуды тока, а следовательно, и поля $H,$ от 0 до $H_{\max } ,$ соответствующего насыщению образца, позволяют по координатам вершины петли получить основную зависимость $B(H)$ и построить график функции дифференциальной магнитной проницаемости от магнитного поля $H:$ $$ \mu (H)=\frac{1}{\mu _0}\cdot \frac{dB}{dH}. $$

Примечания.

1. Сопротивление $R_{1} $ ограничивает ток в соленоиде, поэтому не следует его делать слишком большим. Однако максимальный получаемый ток не должен превышать предельного тока для автотрансформатора.
2. Регистрация петли гистерезиса ферромагнетика осуществляется виртуальным осциллографом персонального компьютера, который позволяет записывать получаемые данные в файл для дальнейшей обработки. Наблюдаемые сигналы подключаются к переходному модулю. Подробно о работе с виртуальным осциллографом можно познакомиться в приложении.
3. Для изучения свойств ферритов используются аналогичные установки, смонтированные на макетных платах. Каждый макет содержит катушки $L_{1} $ и $L_{2} $, намотанные непосредственно на ферритовые кольца, и сопротивления $R_{1}$, $R_{2}$. Магазин емкостей $C$ подключается к соответствующим клеммам макета. В качестве источника используется генератор синусоидального сигнала. Регистрация петли гистерезиса производится осциллографом, петля гистерезиса и основная кривая намагничивания с экрана зарисовываются на кальку.

Данные катушек, размеры образцов и величины сопротивлений указаны на макетных платах.

Все вычисления рекомендуется выполнять в системе СИ, затем сделайте перевод в СГС. В системе СИ величина $B$ измеряется в теслах (Тл): 1Тл $ = 10^4$ Гс, поле $H$ не имеет самостоятельного названия и измеряется в амперах на метр ($\frac Ам$); $1 \frac Ам = 4\pi \cdot 10^{-3}$ Гс. Константа $\mu _{0},$ называемая магнитной постоянной, равна $\mu _{0} =4\pi \cdot 10^{-7}\ Тл\cdot \frac Ам.$

Назад к экспериментальной установке и методике измерений или далее к контрольным вопросам и заданию