AGH	Łukasz Rutkowski	ROK I	grupa 10C	IMIR
ćw. M5	Temat: Badanie i zastosowanie oscyloskopu cyfrowego
		data wykonania: 4-4-2007		data sprawdzenia: 17-04-2007
		Zaliczenie/ocena

Pętla histerezy materiału ferromagnetycznego

Jeżeli ferromagnetyk umieścimy we wzrastającym zewnętrznym polu magnetycznym, to namagnesowanie wzrasta początkowo wg krzywej oa (rysunek poniżej) aż do stanu nasycenia. Przy zmniejszeniu natężenia pola H do zera indukcja magnetyczna B osiągnie wartość B0 (zwaną pozostałością magnetyczną), po czym przy zmianie pola H na przeciwne indukcja będzie zmieniać się wg krzywej cb, osiągając przy polu Hc wartość zero. To natężenie pola nazywamy siłą koercji. Dalsze zwiększanie natężenia pola prowadzi znów do wzrostu indukcji (o kierunku przeciwnym) aż do stanu nasycenia w punkcie b. Zmiana kierunku natężenia pola powoduje przemagnesowanie próbki wzdłuż krzywej bda, w wyniku czego tworzy się pętla histerezy magnetycznej pokazana na rysunku. Powierzchnia pętli jest miarą energii koniecznej na przemagnesowanie i ulega zamianie na ciepło (np. w transformatorach nagrzewają się rdzenie).

rysunki pętli histerezy

W zależności od kształtu pętli rozróżniamy materiały magnetycznie miękkie o wąskiej i wysokiej pętli, a więc małej koercji H0 oraz twarde o szerokiej i niskiej pętli, tzn. dużej koercji (rysunek). Materiały magnetycznie miękkie, które cechuje mała energia konieczna do przemagnesowania, znajdują zastosowanie do produkcji blach elektrotechnicznych (transformatorowych i prądnicowych), a twarde jako magnesy trwałe.

Ćwiczenie

Ćwiczenie polegało na zaobserwowaniu pętli histerezy wytworzonej w rdzeniu transformatora. Regulując napięcie autotransformatorem zmienialiśmy kształt pętli. Przebiegi obserwowaliśmy przy użyciu oscyloskopu.

Schemat badanego układu

schemat z transformatorem

Zaobserwowane przebiegi:

przebiegi do transform.

Wnioski

• wejście X oscyloskopu należy połączyć z „równolegle” z rezystorem na wejściu tak, aby rozciąg podstawy czasu był proporcjonalny do natężenia pola magnetycznego,

• w zależności od kształtu pętli rozróżniamy materiały magnetycznie miękkie o wąskiej i wysokiej pętli oraz twarde o szerokiej i niskiej pętli,

• aby umożliwić poprawny pomiar oscyloskopem konieczne było zastosowanie separatora napięcia, który równocześnie obniżał napięcie,

• przykładem materiału miękkiego jest AlNiCo (aluminium +nikiel + kobalt).

Stany nieustalone w obwodach prądu zmiennego

a) układ RC

*

*
;
(stała czasowa obwodu)

przebiegi

b) układ RL

*

*

przebiegi

c) układ RLC

Założenia:

• 
  (współczynnik tłumienia)

• 
  

a)

b)

c)

przebiegi

Ćwiczenie

Układy zostawione zostały wg schematów (powyżej). Wartości elementów wynosiły odpowiednio R=10Ω, L=6,4mH, C=330μF/350V. Obserwacji dokonywaliśmy przy użyciu oscyloskopu cyfrowego firmy HP, a ich kształt został przedstawiony przy każdym ze schematów.

6

U

w

t_o

U_C

U_R

U

w

t_o

U_L

U_R

U_C

w

t_o

U_L

U_R

U

kolano krzywej namagnesowania

stan nasycenia