Измерение сопротивлений и определение удельных сопротивлений проводников

 

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

 

Цель работы

 

В учебных целях определить материал проводника путём измерения его сопротивления и вычисления удельного сопротивления

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

 

Сопротивление проводника с известным сечением и длиной измеряется прибором Е7-22 и затем вычисляется удельное сопротивление о формуле:

 

Схема электрическая соединений приведена на рис. 2.2.1. Для удобства присоединения миниблока с испытываемым проводником к измерителю Е7-22 используется наборное поле блока генераторов напряжений (код 213.2)

 

 

Рис. 2.2.1. Схема электрическая соединений для измерения сопротивлений образцов

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания		~ 220 В / 16 А
П2	Блок генераторов напряжений с наборным полем	213.6	+ 15 B, 0…+13 B, ~0…12 B, 12B. 0,2 Гц…200 кГц
А3	Измеритель R, L, C		Цифровой мультиметр Е7-22
А4	Набор миниблоков «Электротехнические материалы»	600.18	Миниблоки «R1» и «R2»

 

 

Указания по проведению эксперимента

 

• Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рис. 2.2.1). При этом миниблок «R1» установите в наборную панель и подключите его к измерителю R, L, C. Подключите блок питания 224.1 к разъему на верхней стороне корпуса прибора Е7-22. Вилку блока питания подключите к свободной розетке однофазного источника питания (218).
• Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
• Если прибор Е7-22 (измеритель R, L, C) не включился, кратковременно нажмите левую верхнюю кнопку на лицевой панели прибора - .
• Выберите вид измеряемого параметра, нажимая кнопку «L/C/R» пока на дисплее слева не появится символ R. Запишите значение сопротивления, которое показывает прибор в табл.2.2.1.
• Измените частоту, нажимая кнопку «ЧАСТ», и убедитесь, что на обеих частотах прибор показывает одно и то же значение сопротивления.
• Замените миниблок «R1» миниблоком «R2» и аналогично измерьте сопротивление установленного в нём резистора.
• Вычислите удельные сопротивления испытываемых проводников по формуле:

 

Таблица 2.2.1

Миниблок	R, Ом		Материал (предположительно по справочнику)
«R1»
«R2»

 

3. Изоляционные материалы

3.1. Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла
диэлектрических потерь изоляционных материалов

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

 

Цель работы

 

Определение основных характеристик изоляционных материалов: относительной диэлектрической проницаемости () и тангенса угла диэлектрических потерь (). Приобретение навыков измерения параметров электрических цепей с помощью прибора
Е7-22.

 

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

 

Для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь различных изоляционных материалов измеряются параметры последовательной схемы замещения конденсатора (C и R) с диэлектриком из испытываемого материала. Схема электрическая соединений для измерения параметров
конденсатора приведена на рис. 3.1.1. Плоский конденсатор (блок 2355), между пластинами которого помещен испытываемый диэлектрик, подключается к измерителю параметров RLC Е7-22 (блок 533). Блоки питания 218 и 224.1 обеспечивают напряжение питания +12В для Е7-22.

 

Рис.3.1.1. Схема электрическая соединений для измерения параметров
конденсатора с испытываемым диэлектриком.

 

Емкость конденсатора с испытываемым диэлектриком определяется соотношением

,

где - электрическая постоянная (диэлектрическая

проницаемость вакуума);

- относительная диэлектрическая проницаемость испытываемого

диэлектрика;

- площадь пластин конденсатора в кв. метрах. В эксперименте

учитывается площадь верхней пластины конденсатора. Влиянием

краевого эффекта пренебрегаем;

- расстояние между пластинами конденсатора в метрах, равное толщине

испытываемого диэлектрика.

Для вычисления относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика измеренная емкость сравнивается с расчетной емкостью конденсатора с теми же геометрическими размерами, но без диэлектрика (среда между пластинами – вакуум с диэлектрической проницаемостью ). Величина . Отношение емкостей

 

,

 

т. е. равно относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяется для последовательной схемы замещения конденсатора, состоящей из идеального конденсатора с емкостью и, включенного последовательно с ним, сопротивления . При измерении на частоте

 

,

 

т. е. тангенс диэлектрических потерь равен отношению активного () и емкостного ()сопротивлений цепи. Отсюда можно определить сопротивление R последовательной схемы замещения конденсатора:

 

.

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания		~ 220 В / 16 А
А3	Измеритель R-L-C		Измерение R, L, C при частоте 120 Гц и 1 кГц
А2	Блок конденсатора		Площадь пластин 790 кв. см
	Набор образцов диэлектриков	600.20	Образцы диэлектриков размером 285х297 мм

 

 

Указания по проведению эксперимента

 

• Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
• Подключите блок питания 224.1 к блоку «Измеритель R-L-C» (533) и к розетке «220 В» однофазного источника питания G1 (блок 218) в соответствии со схемой 3.1.1.
• Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
• Включите выключатель «Измерителя R-L-C» (533).
• Выберите:
  - вид измеряемого параметра – емкость C (кнопка «L/C/R»);
  - вспомогательный измеряемый параметр – тангенс дельта D (кнопка «Q/D/R»);
  - схему замещения элемента – последовательную (кнопка «ПАР/ПОСЛ», «SER» на
  индикаторе);
  - частоту измерения – 120 Гц (кнопка «ЧАСТ»).
• Вложите испытываемый образец диэлектрика между пластинами конденсатора и подключите конденсатор к измерителю RLC, как показано на рис. 6.1. Верхнюю пластину блока конденсатора 2355 необходимо установить примерно по центру нижней пластины с равномерным отступом от краев по всему периметру пластины.
• На расстоянии менее 10…15 см от блока конденсаторов 2355 не должно быть посторонних и электропроводных предметов. Недопустима подача напряжения от внешних источников на вход прибора и пластины блока конденсатора!
• Измерьте емкость C и (D) конденсатора 2355 с диэлектриком.
• Вычислите емкость конденсатора без диэлектрика . Площадь указана на верхней пластине конденсатора 2355, а расстояние между пластинами равно толщине диэлектрика, указанной на испытываемом образце.
• Вычислите относительную диэлектрическую проницаемость испытываемого диэлектрика и сопротивление последовательной схемы замещения

,

• Занесите результаты измерений в табл. 3.1.1 и повторите измерения для других образцов диэлектриков.
• Выключите питание блока G1 (218).

Таблица 3.1.1

 

Образец	С, пФ	tgd D	e	R, Ом

 

 

3.2. Снятие поляризационной характеристики диэлектрика
и её зависимости от температуры

 

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

 

 

Цель работы

 

Снять экспериментально кулон-вольтовую характеристику нелинейного конденсатора q(u) при различных температурах. При одном из значений температуры рассчитать и построить поляризационную характеристику диэлектрика P(E), и зависимость относительной диэлектрическй проницаемости от напряжённости электрического поля e(E), приняв площадь поверхности обкладки конденсатора S = 300мм2 и толщину изоляции d = 0,01 мм.

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

 

Принципиальная схема опытной установки изображена на рис. 3.2..1.

Рис. 3.2.1 Принципиальная схема для снятия кулон-вольтовой характеристики конденсатора

 

Синусоидальное напряжение подаётся через повышающий трансформатор на цепь, состоящую из последовательно соединённых линейного конденсатора С₁ и нелинейного конденсатора С₀ типа К10-17 с изоляцией из сегнетоэлектрика. (Повышающий трансформатор необходим для достижения насыщения диэлектрика.) Заряды на этих конденсаторах одинаковы и пропорциональны напряжению u ₁:

q = C ₁ u ₁.

Напряжение u ₁ подаётся на вертикальный вход осциллографа, а u ₂ - на горизонтальный. Сигнал u ₁ на осциллографе необходимо инвертировать, чтобы положительному напряжению соответствовало отклонение луча на дисплее вверх. На экране осциллографа появляется зависимость q(u) для нелинейного конденсатора, примерный вид которой для разных температур показан на рис. 3.2.2. По ней можно рассчитать поляризационную характеристику P(E).

Напряжённость электрического поля:

, где d – толщина диэлектрика.

Вектор электрического смещения:

, где S – площадь обкладок конденсатора.

Поляризованность:

, где e ₀ = 8,85 ×10^-12 – абсолютная диэлектрическая проницаемость пустоты.

Нагревание конденсатора осуществляется специальным резистором R _нагрев. от регулируемого источника постоянного напряжения. Измерение температуры производится с помощью термопары мультиметром MY60T.

 

Точка Кюри диэлектрика конденсатора К10-17 лежит в области отрицательных температур, поэтому в данной работе она не определяется.

Для сборки схемы используется наборная панель блока генераторов напряжений, как показано на монтажной схеме (рис. 3.2.3).

 

 

Рис. 3.2.3 Монтажная схема для снятия кулон-вольтовых характеристик нелинейного конденсатора при разных температурах

 

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания		~ 220 В / 16 А
G2	Блок генераторов напряжений	213.6	+ 15 B, 0…+13 B, ~0…12 B, 12B. 0,2 Гц…200 кГц
А4	Набор миниблоков «Электротехнические материалы»	600.18	Миниблоки «Сегнетоэлектрик» и «Трансформатор с разъёмным сердечником»
А5	Мультиметр		Цифровой мультиметр MY60T
	USB осциллограф
	Ноутбук

 

 

Указания по проведению эксперимента

 

• Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рис. 3.2.3). При подключении осциллографа аттенюаторы пробников-делителей установите в положение ´10. Для подключения пробников-делителей к цепи используйте подпружиненные штыри из комплекта аксессуаров.
• Ручку регулирования выходного напряжения 0…15В генератора постоянного напряжения G2 (213.2) поверните против часовой стрелки до упора.
• Подключите кабель USB к осциллографу и к ноутбуку. При работающем компьютере подключайте кабель USB сначала к осциллографу а, затем, к ноутбуку. Включите ноутбук и активизируйте программу осциллограф. (Ярлык DSO-2090USB на рабочем столе).

· Установите на дисплее по каждому каналу осциллографа множители х10 и чувствительность 20 В/дел по первому каналу и 5 В/дел. – по второму.

• Активизируйте полный комплект инструментов настройки осциллографа, используя пункты меню: Wiew – Complete Tools и уберите верхние дополнительнительные линейки инструментов, щёлкнув на пунктах меню: Wiew –Toр Toolbar 1 и Toр Toolbar 2. (Top Toolbar Left оставьте).
• С помощью левой вертикальной линейки инструментов настройки «включите» измерение амплитуд напряжения по первому и второму каналам (пункты меню:
  , ). Результат отображается в окне «Measurement» в виде надписей СН1: Тор=**** и СН1: Тор=****. Появившиеся лишние позиции в этом окне сотрите. (Тор – положительная средневзвешенная амплитуда периодического сигнала).
• Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов напряжений G2

· Установите частоту синусоидального сигнала 0,6…0,7 кГц и, регулируя амплитуду сигнала, убедитесь, что на дисплее появилось изображение двух кривых.

· Отрегулируйте развёртку так, чтобы на дисплее было изображение одного – двух периодов кривых. (Чувствительность по горизонтали 0,2 мс/дел.). Выведите кривые в центр экрана, сделайте инвертирование второго канала (пункты меню: Channel – CH2 Settting – Invert Off).

· Убедитесь, что сигналы совпадают по фазе, что при регулировании подаваемого синусоидального напряжения они не выходят за пределы экрана, что измеряются «CH1 Top» и «CH2 Top».

• Включите режим X – Y и убедитесь, что на экране появилось изображение кулон-вольтовой характеристики конденсатора (узкой петли гистерезиса).

· Уменьшите синусоидальное напряжение до нуля и, увеличивая его шаг за шагом до максимально возможного напряжения генератора, записывайте в табл. 3.2.1 амплитуды напряжений на нелинейном конденсаторе - U 1 (СН1) и на линейном - U 2 (СН2).

· Рассчитайте поляризационную характеристику диэлектрика Р(Е) и дифференциальную зависимость e(E). Выберите масштабы и постройте графики.

· При максимальном значении амплитуды приложенного напряжения сохраните изображение в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт.

· Выберите значения температуры, при которых Вы хотите снять кулон-вольтовую характеристику. Рекомендуется, кроме комнатной температуры, снять характеристику при 40, 60, и 80^оС.

· Включите на мультиметре режим измерения температуры и, подайте напряжение нагрева 15 В на миниблок, повернув ручку регулятора 0…15 В вправо до упора. Убедитесь, что в миниблоке загорелась сигнальная лампочка и температура начала увеличиваться. Скорость нагрева можно регулировать, увеличивая и уменьшая напряжение нагрева.

· По мере нагревания миниблока сохраняйте или перерисовывайте кривую в отчёт при выбранных значениях температуры.

• После достижения температуры 80^оС отключите нагрев и выключите все используемые блоки.
• Закройте окно виртуального осциллографа, нажав на кнопку ´;.
• Закройте все окна и выключите ноутбук, используя кнопку «ПУСК».
• Разберите цепь

Таблица 3.2.1

U 1, B (горизонтальный канал)	U 2, В вертикальный канал)	E, B/м	Кл/м2	Кл/м2	e=DD/(e0DE)	E ср, B/м

 

4. Ферромагнитные материалы

4.1. Снятие петли гистерезиса ферромагнитного материала с помощью
осциллографа и построение основной кривой намагничивания

 

В работе снимается петля гистерезиса сердечника из феррита М2000НМ (миниблок «Трансформатор тороидальный») и сердечников из аморфных ферромагнитных материалов ГМ11ДС и ГМ14ДС (одноимённые миниблоки).

 

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

 

Цель работы

 

Получить на осциллографе петлю гистерезиса ферромагнетика, снять экспериментально основную кривую намагничивания, рассчитать и построить зависимость относительной магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля.

 

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

 

Зависимость В(H) - кривая намагничивания ферромагнитного материала при циклическом перемагничивании имеет вид петли. Она может быть снята с помощью осциллографа.

Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 4.1.1.

 

Рис. 4.1.1. Принципиальная схема для снятия петли гистерезиса

 

Исследуемые образцы ферромагнетиков представляют собой кольцевые сердечники, на которые намотаны по 2 обмотки 100 витков каждая. Они заключены в миниблоки: «Трансформатор торроидальный» (феррит М2000НМ), «ГМ14ДС» и «ГМ11ДС» (по обозначению марки ферромагетика). Аналогично может сниматься петля гистерезиса кольцевого сердечника из феррита М6000НМ, который помещён в миниблое «Точка Кюри».Этот опыт с дополнительным определением точки Кюри описан в разделе 7. Сечение магнитопровода и длина средней линии указаны на этикетках миниблоков. Первичная обмотка подключается к источнику синусоидального напряжения и служит для создания переменного магнитного потока в сердечнике. К вторичной обмотке подключён интегратор для измерения магнитного потока.

Выходное напряжение интегратора:

где R_вх и С – параметры интегратора,. S – сечение сердечника а В – магнитная индукция.

Для исключения интегрирования постоянной составляющей входного сигнала переключатель «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии.

Из рассмотренного выражения магнитная индукция в сердечнике:

.

 

 

Напряжённость магнитного поля в сердечнике вычисляется по закону полного тока:

,

 

где l – длина средней линии сердечника.

Напряжение с шунта 100 Ом через трансформатор гальванической развязки Т1 подаётся на горизонтальный вход осциллографа, а напряжение u _вых с выхода интегратора подаётся на вертикальный вход. Поскольку первое пропорционально напряжённости магнитного поля, а второе - магнитной индукции, экране осциллографа отображается в определённом масштабе зависимость В (Н). Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 4.1.2). Причём, интегратор устанавливается в наборную панель точно на отведённое для него место. Тогда к нему автоматически подводятся напряжения питания «+» и «–» 15 В.

Рис. 4.1.2. Монтажная схема для снятия петли гистерезиса

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания		~ 220 В / 16 А
G2	Блок генераторов напряжения	213.6	+ 15 B, 0…+13 B, ~0…12 B, 12B. 0,2 Гц…200 кГц
А4	Набор миниблоков «Электротехнические материалы»	600.18	Миниблоки: «Трансформатор торроидальный», Трансформатор с разъёмным сердечником, «Интегратор», «ГМ11ДС», «ГМ14ДС», «Резистор 100 Ом»
	USB осциллограф
	Ноутбук

 

Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рис. 4.1.2). При подключении осциллографа аттенюаторы пробников-делителей установите в положение ´1. Для подключения пробников-делителей к цепи используйте подпружиненные штыри из комплекта аксессуаров.
• Подключите кабель USB к осциллографу и к ноутбуку. При работающем компьютере подключайте кабель USB сначала к осциллографу а, затем, к ноутбуку. Включите ноутбук.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (218).

· Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 500 Гц максимальной амплитуды.

• Запустите программу осциллографа двойным щелчком левой кнопки мыши на значке «DSO -2090 USB» на рабочем столе Windows и убедитесь, что на дисплее появилось изображение двух сигналов: кривая изменения тока и кривая магнитного потока. Отрегулируйте развёртку так, чтобы на дисплее было 1…2 периода сигналов. Отрегулируйте чувствительность по каналам так, чтобы кривые не выходили за пределы экрана осциллографа.
• Активизируйте полный комплект инструментов настройки осциллографа, используя пункты меню: Wiew – Complete Tools и уберите верхние дополнительнительные линейки инструментов, щёлкнув на пунктах меню: Wiew –Toр Toolbar 1 и Toр Toolbar 2. (Top Toolbar Left оставьте).
• С помощью левой вертикальной линейки инструментов настройки «включите» измерение амплитуд напряжения по первому и второму каналам (пункты меню:
  , ). Результат отображается в окне «Measurement» в виде надписей СН1: Тор=**** и СН1: Тор=****. Появившиеся лишние позиции в этом окне сотрите. (Тор – положительная средневзвешенная амплитуда периодического сигнала).
• Включите режим X-Y (канал 1 – X, канал 2 – Y) и убедитесь, что на экране появилось изображение петли гистерезиса. Отрегулируйте намагничивающий ток таким образом, чтобы максимальная магнитная индукция несколько превышала границу области насыщения. При необходимости измените чувствительность.
• Запишите в табл. 4.1.1 исходные значения амплитуды напряжения на шунте (CH1) и амплитуды выходного напряжения интегратора (CH2).
• Уменьшая шаг за шагом намагничивающий ток до нуля, снимите зависимость амплитуды выходного напряжения интегратора от амплитуды тока (Ток определяется как U _шунта /R _шунта).
• Рассчитайте соответствующие значения магнитной индукции, напряжённости магнитного поля и постройте график В (Н) на рис. 4.1.3.


• Вычислите относительную магнитную проницаемость по двум соседним в таблице значениям:

,

где m ₀ = 4 p 10^-7 – магнитная проницаемость пустоты.

• На рис. 4.1.4. постройте график m (Н), относя каждое вычисленное значение m к среднему значению напряжённости:

.

• Повторите опыт, вычисления и построения для трансформаторов «ГМ11ДС» и «ГМ14ДС». При замене миниблока с трансформатором не забудьте соединить вторичную обмотку с интегратором в соответствии с рисунком на этикетке миниблока.
• Закройте окно виртуального осциллографа, нажав на кнопку ´;.
• Закройте все окна и выключите ноутбук, используя кнопку «ПУСК».
• Разберите цепь.

Таблица 4.1.1

I макс, мА	U макс, мВ	Н, А/м	В, Тл	m	Н ср, А/м

 

 

Рис. 4.1.3

 

Рис. 4.1.4

 

4.2. Снятие петли гистерезиса ферромагнитного материала с помощью
осциллографа и определение точки Кюри

 

При выполнении работы испытывается кольцевой сердечник из феррита М6000НМ.

 

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

 

Цель работы

 

Снять экспериментально петлю гистерезиса ферромагнетика при различных температурах, определить температуру Кюри и намагниченность насыщения.

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

 

Принципиальная схема экспериментальной установки показана на рис. 4.2.1.

 

Рис. 4.2.1. Принципиальная схема для снятия петли гистерезиса
и определения точки Кюри

 

Исследуемый образец ферромагнетика представляет собой кольцевой сердечник из феррита, сечение и длина средней линии которого указаны на этикетке миниблока «Точка Кюри». На сердечнике имеются две одинаковых катушки по 250 витков. Одна из них подключается к источнику синусоидального напряжения и служит для создания переменного магнитного потока в сердечнике. К другой катушке подключён интегратор для измерения магнитного потока.

Выходное напряжение интегратора:

где R_вх и С – параметры интегратора,. S – сечение сердечника а В – магнитная индукция.

Для исключения интегрирования постоянной составляющей входного сигнала переключатель «Сброс» интегратора должен находиться в замкнутом состоянии.

Из рассмотренного выражения магнитная индукция в сердечнике:

.

 

Напряжённость магнитного поля в сердечнике вычисляется по закону полного тока:

Н = iw/l,

 

где l – длина средней линии сердечника.

Напряжение с шунта 100 Ом подаётся на горизонтальный вход осциллографа, а напряжение u _вых с выхода интегратора - на вертикальный вход. Поскольку первое пропор

ционально напряжённости магнитного поля, а второе - магнитной индукции, экране осциллографа отображается в определённом масштабе зависимость В(Н).

Нагревание образца осуществляется встроенным в миниблок «Точка Кюри» резистором R _нагрев. Напряжение на нём можно регулировать от 15 до 30 В с помощью ручки управления регулируемого источника постоянного напряжения. С увеличением напряжения увеличивается яркость свечения сигнальной лампочки, встроенной в миниблок.

Цепь собирается на наборном поле блока генераторов напряжений как показано на монтажной схеме (рис. 4.2.2). Причём, миниблоки «Интегратор» и «Точка Кюри» устанавливается в наборную панель точно на отведённое для них место. Тогда к интегратору автоматически подводятся напряжения питания «+» и «–» 15 В, а к нагревателю миниблока «Точка Кюри» подаётся напряжение - 15В. Кроме того, вторичная катушка трансформатора, встроенного в миниблок соединяется с входом интегратора. Это существенно уменьшает количество внешних соединений.

 

Рис. 4.2.2. Монтажная схема для снятия петли гистерезиса и определения точки Кюри

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания		~ 220 В / 16 А
G2	Блок генераторов напряжения	213.2	+ 15 B, 0…+13 B, ~0…12 B, 12B. 0,2 Гц…200 кГц
А4	Набор миниблоков «Электротехнические материалы»	600.18	Миниблоки: «Точка Кюри», «Интегратор», Трансформатор с разъёмным сердечником, «Резистор 100 Ом»
А5	Мультиметр		Цифровой мультиметр MY60T
	USB осциллограф
	Ноутбук

 

 

Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.
• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений (рис. 4.1.2). При подключении осциллографа аттенюаторы пробников-делителей установите в положение ´1. Для подключения пробников-делителей к цепи используйте подпружиненные штыри из комплекта аксессуаров.
• Подключите кабель USB к осциллографу и к ноутбуку. При работающем компьютере подключайте кабель USB сначала к осциллографу а, затем, к ноутбуку. Включите ноутбук.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (218).

• Установите минимальное выходное напряжение генератора постоянных напряжений блока генераторов А1 (213.2). Для этого ручку регулирования выходного напряжения 0…15В генератора постоянного напряжения поверните против часовой стрелки до упора.

· Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 500 Гц максимальной амплитуды.

• Запустите программу осциллографа двойным щелчком левой кнопки мыши на значке «DSO -2090 USB» на рабочем столе Windows и убедитесь, что на дисплее появилось изображение двух сигналов: кривая изменения тока и кривая магнитного потока. Отрегулируйте развёртку так, чтобы на дисплее было 1…2 периода сигналов. Отрегулируйте чувствительность по каналам так, чтобы кривые не выходили за пределы экрана осциллографа.
• Настройте осциллограф и убедитесь, что на дисплее появилось изображение двух сигналов: кривая изменения тока и кривая магнитного потока. Отрегулируйте развёртку так, чтобы на дисплее было 1…2 периода сигналов.

• Включите режим X-Y (канал 1 – X, канал 2 – Y) и убедитесь, что на экране появилось изображение петли гистерезиса. Отрегулируйте намагничивающий ток таким образом, чтобы максимальная магнитная индукция несколько превышала границу области насыщения. Для этого уменьшайте ток до тех пор, пока не исчезнут однолинейные концы петли гистерезиса. При необходимости сместите изображение в центр экрана.

· Сохраните изображение петли гистерезиса в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт.

· Включите на мультиметре режим измерения температуры и, подайте напряжение нагрева 15 В на миниблок, повернув ручку регулятора 0…15 В вправо. Убедитесь, что в миниблоке загорелась сигнальная лампочка и температура начала увеличиваться. Скорость нагрева можно регулировать, увеличивая и уменьшая напряжение нагрева.

· По мере нагревания миниблока сохраняйте или перерисовывайте кривую при выбранных значениях температуры.

· Дождитесь нагрева до температуры точки Кюри (примерно 110…120ОС) и сразу же отключите или убавьте нагрев. Снова сохраните изображение петли гистерезиса в желаемом формате (пункт меню File), или перерисуйте её в отчёт. Запишите температуру точки Кюри.