Порядок выполнения работы

1. Рассчитать ЭДС индуктируемую во вторичной измерительной обмотке аппарата по формуле  где W_и - число витков измерительной обмотки; - частота, Гц, В_м - максимальное значение индукции, Тл; S_обр- сечение образца, м²,

М - масса испытуемого материала, кг; l - длина образца, м; D - плотность материала, равная 7,8 т/м³.

Расчет произвести для частоты 50 Гц и пяти значений индукции в интервале от 0,8 до 1,0 Тл.

2. Схемосодержащий переключатель установить в положение "1 кг 50 Гц".

3. Переключателя пределов измерения тока намагничивания и пределов измерения ваттметра установить в положение 2,5 А. Необходимо помнить, что трансформаторы тока, питающие амперметр и токовую обмотку ваттметра, соединены последовательно, поэтому o6a переключателя пределов тока всегда должны быть установлены в одинаковые положения во избежание порчи одного из трансформаторов.

4. Переключатели пределов напряжения вольтметров и ваттметра установить в положения, ближайшие к расчетной величине.

5. Убедившись в том. что ручка автотрансформатора находится в крайнем левом положении, включить питание левым кнопочным выключателем.

6. Рукояткой правого автотрансформатора увеличивать ток намагничивания до получения на вольтметре средних значений расчетной величины Е_ср и подобрать такие прадеды измерения по току и напряжению, чтобы получить показания U и d в середине или в правой части шкалы.

7. Произвести пять измерений на частоте 50 Гц. Все подученные результаты свести в таблицу.

Таблица

8. При измерении потерь ваттметровым методом следует учесть,что полные потери в образце равны мощности, показываемой ваттметром без потерь, расходуемых на нагревание приборов, включенных в измерительную обмотку аппарата. Полные удельные потери

 где d - показания ваттметра, дел;  - постоянная ваттметра, Вт/дел; Р_в -удельные потери, Вт/кг, К - коэффициент трансформации трансформатора тока; W_н, W_и - число витков намагничивающей и измерительной обмоток; U - показания вольтметра действующих значений, В; U_пpv - предел измерения напряжения на вольтметре средних значений, В, U_пpw - предел измерений напряжения на ваттметре, В.

Следует отметить, что второй член выражения (2) представляет собой поправку на потери в измерительных приборах.

9. По полученным данным построить график зависимости Р_ГВ = ¦(В_М)и дать в отчете его письменное объяснение.

Контрольные вопросы

1. Чем обусловлены потери на гистерезис в ферромагнетиках

2. Какие характеристики ферромагнитного материала можно определить по петле гистерезиса?

3. Какими путями можно уменьшить потери на вихревые тока в магнитном материале?

4. Для каких целей в электротехническую сталь добавляют кремний?

5. Что такое текстурованная сталь?

6. Какова природа магнитных свойств материалов?

7. Чем отличаются диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные материалы?

8. Какие виды потерь имеются в магнитных материалах?

9. Чем объяснить насыщение на основной кривой намагничивания?

10. В каких единицах измеряется напряженность магнитного поля, индукция, относительная магнитная проницаемость и абсолютная магнитная проницаемость в системе СИ?

11. Как определить по основной кривой намагничивания относительную магнитную проницаемость?

12. Что такое магнитострикция?

13. Как зависит магнитная проницаемость от температуры?

14. Как зависит магнитная проницаемость от напряженности поля?

15. Какие материалы относятся к магнитомягким?

16. Какие материалы относятся к магнитотвёрдым?

17. Что такое домен и стенка Блоха?

18. В чем проявляется анизотропия свойств ферромагнитных кристаллов?

I9. Какие химические элементы относятся к ферромагнетикам?

20.Как зависят магнитные свойства от механических воздействий?

21. Какие магнитные материалы можно использовать на высоких частотах?

22. Что такое удельная энергия в воздушном зазоре постоянного магнита?

23. Как отделяет коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала?

Лабораторная работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: изучение физических явлений в проводниковых материалах, методы исследования электрических свойств проводниковых материалов и экспериментальное определение электрических характеристик.

Основные понятия

Металлические проводники являются основными проводниковыми материалами, применяемыми в электротехнике. Высокая электропроводность металлических проводников обуславливается наличием в них большого количества свободных валентных электронов.

С точки зрения классической электронной теории металлов проводники состоят из положительных ионов, колеблющихся около своих узлов, и хаотически движущихся электронов. Под, действием электрического поля движение электронов в направлении положительного полюса ускоряется, и при своем движении электроныиспытывают соударения с узлами кристаллической решётки. Эти соударения и обуславливают сопротивление металлов. Способность проводников пропускать электрический ток оценивается величиной удельного сопротивления, которое измеряется в системе СИ как ,0м-м. Удельное сопротивление связано с сопротивлением проводника любой длины и площади сечения формулой  где R - сопротивление проводника. Ом;S- поперечное сечение проводника, м²;  - длина проводника, м.

Удельное сопротивление по электронной теории металлов

где е - заряд электрона; n_o - число свободных электронов в единице объема металла; l - средняя длина свободного пробега электрона; m - масса электрона; V_т - средняяскорость теплового движения свободного электрона в металле.

Средняя скорость теплового движения электронов мало зависит от температуры, число свободных электронов в единице объёма меняется лишь в связи с изменением плотности вещества. Основную роль в изменении удельного сопротивления от температуры играет длина свободного пробега электрона. Возрастание температуры увеличивает интенсивность колебания узлов кристаллической решетки, уменьшает длину свободного пробега и увеличивает удельное сопротивление материала.

Изменение сопротивления проводника с температурой характеризуется температурным коэффициентом удельного сопротивления

Коэффициент a_r характеризует свойства материала при фиксированной температуре Т, которой соответствует значение удельного сопротивления r_r и производной . Для расчетов удобно пользоваться температурным коэффициентом удельного сопротивления

где r₀ - удельное сопротивление при температуре Т_о, принятой за начальную; r₁ - удельное сопротивление при температуре Т₁. Пользуясь коэффициентом , определенным для интервала температур Т_о - t₁ , можно достаточно точно найти значение r₂ для любой температуры Т₂ внутри этого интервала:

Температурный коэффициент сопротивления ,        (1)

где r ₀ , R ₁ - сопротивление проводника при нижнем и верхнем пределах температуры. Используя формулу (1), запишем ТКr как ТКr = TKR + a_l (2)

где a_l - температурный коэффициент расширения.