Электр және магнетизм пәНӘнен зертханалық ЖӘне студиялық сабақтарды орындаудың НҰСҚаулығЫ
Әдістің теориясы мен қондырғының сипаттамасы
жүктеу/скачать 1,44 Mb.
|
Электр және магнетизм пәнінен лабораториялық жұмыстар (1)
| Әдістің теориясы мен қондырғының сипаттамасы.
Осцилограф экранында гестерезис тұзағын алу үшін айнымалы токпен қоректенетін 50-суретте кескінделген схеманы жинайды. Схемадағы Т – тороид өзекшесі. Зерттелетін зат (темір) тороидтың өзекшесі ретінде алынады. R1 , R2 – кедергілер, С – конденсатор, АТ - ЛАТР, ЭО – электрондық осциллограф. 50-сурет
Ток көзінен R1 кедергісі мен осцилограф түтікшесінің горизонталь ауытқытушы пластиналарына Uх кернеу беріледі. Тороидтың бірінші орамасына тізбектей жалғанған R1 кедергіден өткен ток индукция векторы магнит өрісін туғызады: (8) мұндағы - тороидтың орта сызығының бірлік ұзындығына келетін оның бірінші орамындағы орамдардың саны. Онда горизонталь ауытқушы пластиналардағы кернеу -ге пропорционал: (9) Тороидтың екінші орамасына тізбектей жалғанған интегралдаушы ұяшықтан (СR2) вертикаль ауытқушы пластиналарға (Uу) кернеу беріледі. Екінші орамада индукцияланған токтың шамасы электромагниттік индукцияның негізгі заңы бойынша есептеледі: (10) мұндағы Ф – екінші ораманың барлық – орамын қамтитын беттен өтетін магнит индукциясы векторының ағыны. Егер S – бір орамды қамтитын беттің ауданы болса, , бұдан (11) Екінші орамдағы өздік индукцияны ескермей, екінші тізбек үшін Ом заңын жазамыз: (12) Бұдан (13) Мұндағы - конденсатордағы кернеу, - конденсатор заряды. Егер 2 - өте үлкен ( ) болса, (12) формуладағы шамасын ескермеуге де болады, онда . (11) өрнегін ескерсек: , осыдан , -дың мәнін (13) теңдігіне қойып, вертикаль ауытқытушы пластиналарға берілген кернеуді есептейміз: (14) Мұндағы “минус” таңбасы индукциялық токтың бағытын көрсетеді. Соның нәтижесінде пластиналардың біріне -ге пропорционал, ал екіншісіне -ге пропорционал кернеу беріледі де, экранда тәуелділігін кескіндейтін гестерезис тұзағы пайда болады. Токтың синусоидалық өзгерісінің бір периоды ішінде электрондық сәуленің ізі экранда гестерезистің толық бір тұзағын сызып шығады. Ол әрбір келесі период сайын қайталанып отырады. Сондықтан экраннан жылжымайтын гестерезис тұзағы көрінеді. Бірінші орамдағы кернеуді бірдей аралықта бірдей шамаға жоғарылатып, индукция векторының тербеліс амплитудасын ( ) арттырамыз да, экранда аудандары әр түрлі бірнеше гестерезис тұзақтарының тізбегін аламыз. Гестерезис тұзағының жоғарғы нүктесі магниттелу қисық сызығының бойында жатады. Демек, магниттелу қисық сызығын салу үшін осцилограммадағы барлық гестерезис тұзақтары төбелерінің координаттарын ( және ) табу керек. Магниттелу қисық сызығын салу үшін (8) және (14) формулалары мен мен -ның мәндері есептеледі: (15) Күшейтудің белгілі бір мәнінде электрондық сәулені Х және У өстері бағытында бір бөлікке ауытқытатын Ux және Uу кернеулерінің мәндері бойынша Ux және Uу шамалары анықталады: мұндағы - гестерезис тұзақтары төбелерінің координаттары. Соңғыларды (15) өрнегіне қойсақ: (16) (17) мұндағы (18) Үлгі қайыра магниттелгенде магнит өрісі энергиясының бір бөлігі домендерді қайта бағдарлауға жұмсалады. Үлгінің бірлік көлеміне келетін бұл энергияның шамасы гестерезис тұзағының ауданына пропорционал, ал оның сандық мәні былай анықталады: (19) - шамасы қайыра магниттелу процесінің бір циклы ішінде тороидтың бірлік көлемінде жылу түрінде бөлінетін энергиясына тең. Егер айнымалы ток жиілігі болса, онда бір секунд ішінде бөлінген жылу мөлшері мына теңдікпен анықталады: Гестерезис тұзағының ауданын былай табуға болады. (16) және (17) формулалары бойынша өсінің бағытындағы бір бөліктің құны Кх-ке, ал өсі бағытында ол Ку-ке тең. Онда бір тор көздің ауданы Кх-пен Ку-тің көбейтіндісіне тең болады. Егер гестерезис тұзағында тор көз болса, онда гестерезиспен шектелген беттің ауданы мынадай теңдікпен өрнектеледі: . Тороидтың бірлік көлемінде 1 с ішінде бөлінген жылудың мөлшері былай анықталады: (20) жүктеу/скачать 1,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|