Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

Согласно представлениям квантовой механики, на­ пример, ядро водорода — протон может иметь две ориен­ тации магнитного момента во внешнем магнитном поле — по полю и против него.

Для измерения ориентации магнитного момента про­ тона необходим квант энергии /г/, где h — универсальная

Измерение напряженности постоянного магнитного поля сводится к измерению частоты, при которой наступает явление магнитного ядерного резонанса. Структурная схема установки для определения напряженности постоян­ ного магнитного поля дана на рис. 12-6.

В измеряемом магнитном поле помещается катушка, внутри которой расположена ампула, содержащая про­ тоны, например водный раствор Fe ( N 0 3 ) 3 . Ось катушки расположена перпендикулярно направлению постоянного магнитого поля. Катушка вместе с конденсатором обра­ зует колебательный контур, присоединенный к высоко­ частотному генератору.

При изменении частоты генератора по резкому изме­ нению амплитуды резонансной кривой на экране электрон­ ного осциллографа можно определить момент резонанса. Резонансная частота определяется с помощью частотомера или волномера. Этот метод применим для измерений на-

306

пряженности магнитного поля от 800 до 16 - Ю 5 А/м, точ­ ность его ± 0 , 0 1 % .

На рассмотренном принципе работают приборы типа Е11-2, (ИМИ-2), выпускаемые отечественной про­ мышленностью.

в) Определение напряженности магнитного поля с использованием эффекта Холла

Пластинка А (рис. 12-7) из полупроводникового ма­ териала (германий, сурьмистый индий и др.) расположена в постоянном магнитном поле перпендикулярно вектору напряженности поля / / .

Если в пластинке будет проходить ток, направление которого перпендикулярно напряженности поля, то воз­

ших токов, магнитной индукции. Отечественной промыш­ ленностью выпускается измеритель магнитной индукции Е11-3 (ИМИ^З) с датчиком Холла.

12-4. П О Л У Ч Е Н И Е К Р И В О Й Н А М А Г Н И Ч И В А Н И Я

ИПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСНОГО Ц И К Л А

БА Л Л И С Т И Ч Е С К И М МЕТОДОМ

Основная кривая намагничивания и симметричная петля гистерезисного цикла (рис. 12-8) — кривые, характери­ зующие основные свойства ферромагнитного материала.

307

Получение этих кривых требует определения для различ­ ных значений напряженности поля соответствующих им значений магнитной индук­

ции.

Экспериментальное полу­ чение кривых производится на образцах исследуемого ма­ териала кольцевой или стер­ жневой формы круглого или квадратного сечения. Если испытывается листовая сталь, то образец набирается из листов кольцевой формы или из листовых полос. На обра­ зец кольцевой формы накла­ дывается измерительная об­ мотка w2 для присоединения баллистического гальвано­ метра, а поверх нее — на­ магничивающая обмотка wv

Относительная сложность

изготовления кольцевых об­ разцов и наматывание обмо­ ток вынуждают пользовать­ ся стержневыми образцами.

Концы стержневого образца необходимо замкнуть маг­ нитно накоротко, т. е. замкнуть их магнитопроводом, который вместе с образцом составит замкнутую магпит-

испытуемый стержневой образец 2. Магнитопровод из стали с большой магнитной проницаемостью имеет сечение в десятки раз больше сечения образца, вследствие чего сопро­ тивление его значительно меньше сопротивления образца.

308

Воздушный зазор между магнптопроводом и образцом увеличивает магнитное сопротивление цепи и является источником погрешностей. Для уменьшения этих погреш­ ностей пользуются поправочными кривыми.

На рис. 12-10 дана схема соединения для получения ос­ новной кривой намагничивания и петли гистерезисного цикла.

Перед получением кривой намагничивания определяется баллистическая постоянная гальванометра. Для этого,

Р в е . 12-10. Схема соодпыеппя для получения основной кри ­ вой намагничивания и петли гистерезисного цвкла .

поставив ножи переключателя П1 в положение 1, кнопку Et замыкают и получают цепь, изображенную на рис. 12-2. Процесс определения баллистической постоянной гальва­ нометра изложен в § 12-2, б.

Перед испытанием образец размагничивается воздей­ ствием на него изменяющегося по направлению, и умень­ шающегося по величине магнитного поля. Для этого кнопки К и Кг замыкаются (рис .12-10), ножи переключа­ теля П1 ставятся в положение 2, а ножи переключателя П2

впроизвольное положение 1 или 2. Установив реостатом

г2 намагничивающий ток, соответствующий напряженности

поля около 40 А/см, производят несколько (шесть—де­ сять) переключений направления тока; затем несколько уменьшают ток и снова делают ряд переключений напра-

309

влений тока и так далее, уменьшая ток сначала до воз­ можного минимума, а затем и до нуля.

Получение основной кривой намагничивания. Основ­ ной кривой намагничивания называют кривую, предста­ вляющую геометрическое место вершин симметричных гистерезпсных петель. Для ее получения предварительно выбирают напряженности поля, при которых будут по­ лучены гистерезисные петли. Задавшись напряжениостями поля, определяют соответствующие им намагничивающие токи, исходя из формулы

искомой кривой (рис. 12-8), устанавливают при помощи реостата г2 и амперметра А2 вычисленный намагничиваю­ щий ток. Сделав переключателем П2 ряд переключений (шесть—десять), поставим ножи переключателя в поло­ жение 1. Такое многократное переключение намагничи­ вающего тока приводит образец в состояние, определяемое симметричной гистерезисной петлей, и носит название маг­ нитной подготовки образца. Таким образом, в нашем слу­ чае магнитное состояние образца будет характеризоваться точкой Ах, являющейся вершиной первой симметричной гистерезисной петли.

Разомкнув кнопку К и убедившись, что указатель гальванометра стоит на нуле, перебрасывают ножи пе­ реключателя из положения 1 в положение 2, отсчитывают при этом баллистический отброс гальванометра и замы­

Магнитная индукция, соответствующая вершине пер­ вой гистерезисной петли [см. (12-9)]:

Г} . С ф

Для получения второй, а затем и следующих точек

310