Экспериментальная установка

PQ - звуковой генератор,

РО - электронный осциллограф,

ФПЭ - 07 - кассета.

РО

Рис.7.

Принципиальная схема установки приведена на рис. 7. Исследуемый образец выполнен в виде тороидального трансформатора Т, первичная обмотка которого содержит N₁ витков, а вторичная - N₂ витков. Напряжение на первичную обмотку трансформатора Т подается с выхода звукового генератора PQ через сопротивление R₁. Вторичная обмотка трансформатора последовательно соединена с сопротивлением R₂ и конденсатором С. С сопротивления R₁ на выход усилителя горизонтального отклонения осциллографа РО подается напряжение U_x, пропорциональное напряженности магнитного поля H На вертикальный выход «У» с конденсатора С подается напряжение U_у, пропорциональное индукции магнитного поля В. При радиусе витка обмотки r_в << r_m радиуса тороида напряженность H в тороиде

(8)

где r_m =(r₁ + r₂)/2; r₁=d₂ /r₂; r₂=d₂/2.

Так как падение напряжения на сопротивлении R₁

U_x = I₁R₁ , то с учетом (8)

(7.9)

(9)

U_x определяется по коэффициенту отклонения электронного луча по горизонтальной оси k_x

U_x=k_xx (10)(7.10)

С учетом (10) выражение для H может быть записано в виде

(11)

По закону Фарадея ЭДС индукции по вторичной обмотке

(12)

где Ф - поток вектора магнитной индукции через один виток; S₂ - площадь поперечного сечения тороида.

По закону Кирхгофа для вторичной обмотки получаем:

(7.13)

(13)

где Uc - напряжение на конденсаторе; - ток во вторичной обмотке; L₂ - индуктивность вторичной обмотки.

Так как L₂ очень мало, a >> U_c, уравнение (13) может быть записано с учетом (12) в следующем виде:

= .

Откуда

(14)(14)

Учитывая (14), найдем напряжение , равное напряжению на конденсаторе

(15)

где g - заряд на обкладках конденсатора.

Если известен коэффициент отклонения луча по вертикали, то

. (16)(7.16)

Из выражения (15) и (16) получаем

(17)

Подав одновременно напряжения и на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины, получим на экране осциллографа петлю гистерезиса.

По площади петли можно найти работу перемагничивания, отнесенную к единице объема. Измерение объемной плотности энергии магнитного поля

в цикле перемагничивания определяется по формуле

. (18)

Работа dA_n расходуется на изменение внутренней энергии единицы объема ферромагнетика. За полный цикл перемагничивания

. (19)

Учитывая (11) и (17), получаем

(20)

где S_m - площадь петли гистерезиса; S₂=(r₁-r₂)b.