Регистрация петли гистерезиса ферромагнетика производится на установке, схема которой приведена на рисунке: или схематично:

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

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 (в схеме с фиксированным сопротивлением $R=5$ Ом). Однако максимальный получаемый ток не должен превышать предельного тока для автотрансформатора.
2. Регистрация петли гистерезиса ферромагнетика осуществляется осциллографом или USB--осциллографом (Для работы используется программа PicoScope 6.) компьютера, позволяя записывать получаемые данные в файл для дальнейшей обработки. Наблюдаемые сигналы подключаются к переходному модулю.
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