Лабораторная работа №11 Измерение магнитной проницаемости

.

В отсутствие образца размах напряжения на датчике

,

где N₀ = 1000 – число витков датчика, S₀ = 110 мм² – площадь витка датчика.

Если в соленоид вставить образец в форме длинного стержня, то, при неизменном токе соленоида, магнитный поток в датчике изменится на величину

,

где S – площадь поперечного сечения стержня, J – намагниченность образца. При этом размах напряжения U₂ на датчике изменится на величину

.

Измерив значения U₂ с образцом и U₂₀ без образца, находим магнитную восприимчивость и магнитную проницаемость образца

 (11.1)

 (11.2)

Индукционный дифференциальный метод

Если магнитная восприимчивость образца мала, изменение сигнала (U₂ – U₂₀) почти не заметно на фоне большого исходного сигнала U₂₀. В этом случае можно скомпенсировать исходный сигнал U₂₀ так, чтобы на выходе датчиков осталось лишь напряжение (U₂ – U₂₀). Для этого датчики Д2 и Д3 включаются последовательно, причём полярность включения подбирается так, чтобы исходные напряжения датчиков взаимно компенсировались (рис.11.2). В отсутствие образца напряжение на выходе системы из двух датчиков оказывается на 2–3 порядка меньше напряжения на каждом датчике, и на его фоне легче заметить и измерить (U₂ – U₂₀). Для уменьшения шума в схеме используется конденсатор C = 100 нФ (рис.11.2).

Порядок выполнения работы

1. 
   Изучить электрическую схему (рис.11.1) и при помощи соединительных проводов собрать её, используя блок «Поле в веществе».
   
2. 
   Подготовить генератор ГСФ-2 к работе:
   

1. 
   Использовать генератор в режиме усиления (гнёзда «вых» и «общ»).
   
1. 
   Тумблер «ген / внеш» в положение «ген».
   
2. 
   Тумблер «20В/1А» в положение «1А».
   
3. 
   Тумблер «~/0/=» в положение «~».
   

1. 
   Подготовить осциллограф – мультиметр к работе:
   

1. 
   Переключателем «оscilloscope/multimeter» переведите прибор в режим осциллографа.
   
2. 
   Кнопка « » в положении «отжата».
   
3. 
   Кнопка «TV/NORM» в положении «NORM».
   

Измерения напряжения производятся с помощью осциллографа, измеряя размахи напряжений, используя специальный провод для осциллографа.

4. 
   Представьте собранную схему и подготовленные приборы на проверку преподавателю.
   
5. 
   Включите генератор ГСФ–2 и осциллограф–мультиметр в сеть 220 В и приведите их в рабочее состояние кнопками «Сеть» и «MAINS» соответственно.
   
6. 
   Установить на генераторе частоту порядка 200500 Гц, используя «множитель» частоты.
   
7. 
   Установить напряжение на соленоиде L равным U₁=120мВ, используя ручку «Амплитуда».
   
8. 
   Снять напряжение U₂₀ , без образцов в соленоиде и записать в таблицу 11.1.
   
9. 
   Разместить в соленоиде ферромагнитный образец и проверить напряжение U₁, оно должно быть неизменным. Если оно отличается от измеренного ранее, то ручкой «Амплитуда» довести его до первоначального значения.
   
10. 
    После этой проверки измерить U₂ и записать в таблицу результатов.
    
11. 
    Снять напряжение U₁, записав в таблицу результатов и провести аналогичные измерения для стальной спицы (пп. 8-10).
    
12. 
    Для измерения малых значений магнитной восприимчивости замените в схеме рис.11.1 датчик Д1 на датчики Д2 и Д3 как показано на рис.11.2.
    
13. 
    Снять напряжение U₁, записав в таблицу результатов и провести аналогичные измерения для магнитного порошка-тонера (пп.8-10), не забывая, что на выходе датчиков снимается напряжение U₂ = (U₂ – U₂₀).
    
14. 
    По полученным результатам найти магнитную восприимчивость  и магнитную проницаемость , используя формулы (11.1) и (11.2).
    
15. 
    Сделать вывод по полученным магнитным величинам для различных образцов.
    

Таблица 11.1

Измеряемая величина	индукционный метод		дифференциальный метод
	Ферритовый стержень	Стальная спица	Магнитный порошок - тонер
l0, мм
S, мм^2
, Гц
U1,мВ
U20,мВ
U2,мВ



l₀–длина образца

73