Контрольные вопросы

1. Чем определяется удельное сопротивление металлов?

2. Как зависит удельное сопротивление металле от температуры и содержания примеси?

3. Требования к материалам для нагревательных приборов и образцовых резисторов.

4. Чем обусловлена нелинейность зависимости удельного сопротивления от температуры на участке ниже температуры Дебая?

5. В чем смысл правила Матиссена?

6. Как влияет наличие примеси на удельное сопротивление металла?

7. Как влияет наличие примесь на температурный коэффициент удельного сопротивления?

8. Как зависит удельное сопротивление чистых металлов от температуры?

9. Какие материалы используют для изготовления постоянных резисторов? Для изготовления нагревателей?

10. Какие вы знаете неметаллические проводники?

Лабораторная работа № 4 исследование свойств магнитомягких материалов

Цель работы - измерить основную кривую намагничивания и исследовать влияние напряженности магнитного поля на параметры магнитомягких материалов.

([1], с. 267-298; [2], с. 296-358)

Методика проведения эксперимента

В данной работе применен осциллографический метод измерения основной кривой намагничивания (рис. 4.1). На кольцевой сердечник, изготовленный из исследуемых материалов, наносятся две обмотки: первичная с числом витков W1 и вторичная с числом витков W2 . Из теории электромагнетизма известно, что напряженность магнитного поля в образце пропорциональна току в первичной обмотке трансформатора, который намагничивается, и которая питается от генератора переменного напряжения. Итак, напряжение на активном резисторе R1 пропорциональное напряженности магнитного поля H и через усилитель подается на отклоняющие горизонтальные пластины осциллографа. Действительно, напряженность магнитного поля в сердечнике пропорциональная току в намагничивающей первичной обмотке:

(4.1)

где і₁ - ток первичной обмотки; l - длина магнитного сердечника.

Напряжение на резисторе R1

(4.2)

Отсюда

(4.3)

Во вторичной обмотке образца под действием магнитного поля возникает ЭДС. На вертикальные отклоняющие пластины осциллографа подается напряжение U_y , которое снимается с емкости С и пропорционально ЭДС вторичной обмотки. Действительно,

(4.4)

где i₂ - ток вторичной обмотки; t - время.

Если , то, гдеR₂ - сопротивление интегрирующей цепи; Е₂ - ЭДС вторичной обмотки.

Тогда

, (4.5)

где S - сечение магнитопровода; В - магнитная индукция.

Значит,

(4.6)

откуда

(4.7)

Таким образом, на экране осциллографа можно наблюдать частные петли гистерезиса, размер которых зависит от приложенного переменного напряжения U₁. При этом геометрическое место точек вершин петель гистерезиса даст основную кривую намагничивания (рис. 4.2). Итак, экспериментально необходимо определить координаты вершин петель гистерезиса и, используя выражения

U_x = k_xx; (4.8)

U_y = k_yy; (4.9)

где к_х, к_у - коэффициенты усиления осциллогра- фа соответственно по оси Х и Y, найти напряжения U_x и U_y . Подставив их значения в (4.3) и (4.7), можно построить основную кривую намагничива-ния.

Коэрцитивную силу можно рассчи-тать, предварительно измерив при макси-мальном напряжении ширину петли гистерезиса Δx:

(4.10)

Зная основную кривую намагничивания, можно построить зависимость статической и динамической магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля:

(4.11)

(4.12)

где µ₀ = 4π•10^-7 Гн/м - магнитная постоянная.

Для построения зависимости µ_д = f(H) необходимо провести графическое дифференцирование основной кривой намагничивания для 5- 6 точек.

Аппроксимируя к насыщению зависимость B = f(H), можно определить индукцию насыщения материала B_S .

В работе исследуются три разных магнитомягких материала: электротехническая сталь, пермаллой и феррит, параметры которых приведены в табл.4.1.

Таблица 4.1

№ п/п	Материал	W1	W2	l, мм	S, мм^2	R1, Ом	R2, Ом	С, мкф
1 2 3	Электротехничес-кая сталь Феррит Пермаллой	2000 700 2000	28 200 200	87 75 46	99 42 30	82 82 82	240 240 240	0,5 0,5 0,5