Fiza 68 DziKooS, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Labolatorium Fizyki, 68 Punkt Curie


Rok akademicki 1997/98

LABORATORIUM Z FIZYKI

Ćwiczenie nr 68

POMIAR PUNKTU CURIE FERROMAGNETYKÓW.

Wydział Mechaniczny

IZK grupa K05 B

Wykonał: Robert Cincio

Data wykonania

OCENA

DATA

PODPIS

5.03.98

T

S

1. Część teoretyczna :

Celem ćwiczenia jest poznanie jednej z metod wyznaczania temperatury Curie - metody transformatorowej.

Pomiar punktu Curie tc wykonuje się w układzie przedstawionym na rysunku 1. Przez spiralę grzejną „S”, która stanowi uzwojenie pierwotne transformatora, przepływa prąd zmienny o częstotliwości sieciowej f = 50 Hz i amplitudzie I1. Badany pręt „P” wykonany z ferromagnetyka umieszcza się wewnątrz spirali. Cewka „C” połączona z miernikiem „M2” prądu indukowanego stanowi uzwojenie wtórne transformatora. Prąd płynący przez spiralę powoduje nagrzanie się pręta ferromagnetycznego oraz powstawanie pola magnetycznego o natężeniu:

|H| = I1 n1 cos 2 ft

gdzie n - liczba zwojów spirali grzejnej na jednostkę długości

t - czas

W materiale ferromagnetyka wartość indukcji magnetycznej ze względu na zależność B =   , wynosi :

|B| =   I1 n1 cos 2 f t,

a strumień wektora indukcji ;

(t) =  Ii ni A cos2 ft,

gdzie : A - powierzchnia poprzeczna przekroju poprzecznego pręta.

Zmiana strumienia w czasie powoduje powstanie SEM indukcji w cewce wtórnej i N2 liczbie zwojów :

E(t) = N2 d (t) / dt

lub prądu, w zwartym obwodzie wtórnym o amplitudzie:

I2 = 2 f   I1 n1 N2 (A/Z)

gdzie : Z - impedancja wewnętrzna cewki.

Przy wyznaczaniu punktu Curie wartość I1 utrzymuje się stałą, a wielkością zależną od temperatury jest tylko przenikalność magnetyczna ferromagnetyka . Wobec tego zależność I2 można przedstawić w postaci :

I2 = const 

W temperaturach t < tc ,  praktycznie pozostaje stałe i dopiero po osiągnięciu tej temperatury, w związku z wykazywaniem przez ferromagnetyk właściwości paramagnetycznych,  gwałtownie maleje do wartości bliskich 1, co powoduje równocześnie malenie prądu I2.

2. Część praktyczna i wnioski:

W ćwiczeniu należało podgrzać element ferromagnetyczny do temperatury powyżej, której traci on właściwości ferromagnetyczne (temperatura Curie) i zachowuje się jako paramagnetyk.

Do podgrzania ferromagnetyka użyty został transformator, którego uzwojenie stanowiło spiralę grzejną dla ferromagnetyka. Prąd płynący przez uzwojenie pierwotne, o częstotliwości 50 Hz powodował nagrzewanie pręta ferromagnetycznego. Prąd pierwotny utrzymywany był na stałym poziomie równym 2,5 A. Zmianie ulegała przenikalność magnetyczna ferromagnetyka, który w temperaturach niższych od Curie była stała, natomiast w wyższych zmalała. Zadaniem było mierzyć napięcie na uzwojeniu wtórnym U w funkcji napięcia termopary, aż do momentu zaobserwowania gwałtownego spadku napięcia na tym uzwojeniu.

W ćwiczeniu mierzono napięcie na uzwojeniu wtórnym U [mV] oraz temperaturę t [°C]. Napięcie termopary E [mV] w zakresie od 0 - 3 mV zmieniało się bardzo szybko więc nie można było dokonać pomiaru. Od 3 - 9 mV wyniki rejestrowane były co 2 mV, w zakresie 10 - 17 mV co 1 mV, a od 17 mV do 18,5 mV co 0,1 mV. Napięcie na uzwojeniu wtórnym wzrastało na początku szybko, później prędkość malała w miarę wzrostu napięcia termopary. Napięcie to wynosiło 122 mV przy E = 3 mV, przy E = 17 mV ÷ 17,3 mV wynosiło 168 ± 1 mV, co stanowiło szczytowe napięcie, dla napięcia E = 17,3 mV ÷ 18.5 mV nastąpił gwałtowny spadek do 48 mV. Temperatura Curie pręta P wynosi więc ok. 337 °C. Powyżej tej temperatury ferromagnetyk, z którego wykonany jest pręt P, traci swe własności magnetyczne i staje się paramagnetykiem.

Wyniki w postaci wykresu przedstawiono w punkcie 5.

3. Schemat układu pomiarowego:

0x08 graphic

Rysunek 1.

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów:

Multimetr V1331 mierzący napięcie na uzwojeniu wtórnym:

ΔU = ± 0,2 % wartości mierzonej + 0,001V

Zakres : 2 V

Woltomierz cyfrowy V544 mierzący napięcie termopary:

ΔE = ± 0,05 % wartości mierzonej + 0,01 mV

Zakres : 100 mV

4. Tabela pomiarów:

Napięcie na uzwojeniu wtórnym U [mV]

Napięcie termopary E [mV]

Temperatura t [°C]

122

3

85

126

5

120

131

7

155

136

9

190

139

10

210

142

11

225

145

12

245

149

13

260

153

14

280

158

15

300

164

16

315

169

17

333

169

17,1

335

168

17,2

337

168

17,3

339

167

17,4

342

164

17,5

344

153

17,6

345

118

17,7

346

85

17,8

348

70

17,9

349

62

18

351

56

18,1

353

55

18,2

355

53

18,3

356

51

18,4

358

48

18,5

359

Tabela 1.

Do obliczenia temperatury w oparciu o charakterystykę termometryczną termoelementu Fe - konst uwzględniono temperaturę odniesienia termoelementu, która wynosiła 250.

5. Wykres:

0x08 graphic

Rysunek 2.

6. Błędy pomiarowe:

Błędy ΔU, ΔE oraz Δt zaznaczono na wykresie.

0x08 graphic
Błąd ΔU oraz ΔE został wyliczony ze wzoru :

gdzie

klasa - klasa dokładności miernika,

zakres - zakres wartości mierzonej miernika.

Błąd ΔU wynosi : 0,004 mV

Błąd ΔE wynosi : 0,05 mV

P

C

S

~220 V

Termopara Fe -konst

mV

I2

M2

I1

A~

AUTO TRANSFORMATOR

0x01 graphic

-400

-300

-200

-100

0

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ASIADR~1, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Labolatorium Fizyki, Fizyka, Fizy
Fiza 62 Nasza, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Labolatorium Fizyki, 62 Oporn
FIZA W68 MOJE, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Fizyka, fiza, spr, fizyka,
Fiza 73 Nasza, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Fizyka, fiza, spr, fizyka, L
Fiza 23 Dzikoos`a, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Fizyka, fiza, spr, fizyka
Fiza 71 Nasza, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Fizyka, sprawka od Mateusza,
ROZS, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Labolatorium Fizyki
ROZS, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, Labolatorium Fizyki
laborka nr 23 a, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, fizyka1, fiza, Fizyka 2, 2
lab fiza 23, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, fizyka1, fiza, Fizyka 2, 23
02.Rozszerzalność termiczna metali, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, fizyka1
63, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, Fizyka, fiza, Fiza, Fiza
ĆWICZE~3, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, finish, fizyka1, fiza, Fizyka 2, 73

więcej podobnych podstron