ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Освоить метод амперметра и вольтметра для получения начальной кривой намагничения.
2. Рассчитать значения В, J и 
как функции Н.
3. Построить графики зависимостей В, J и от Н.
Теория дана в работе 7.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.
Рис.19
Схема установки приведена на рис.19. Исследуемый образец ферромагнетика - сердечник трансформатора имеет форму прямоугольного ярма. Намагничивающая обмотка содержит N1 = 1390 витков, а измерительная N2 = 44 витка. По намагничивающей обмотке пропускают переменный ток i промышленной частоты 
. Напряженность магнитного поля Н, создаваемая в намагничивающей катушке, рассчитывается по формуле:
H = 
(36)
где: l - средняя длина сердечника трансформатора (l = 0,22 м).
ЭДС индукции - напряжение U,возникающее в измерительной катушке, рассчитывается по формуле:
U = 
откуда находим
B = 
(37)
где: S = ab - поперечное сечение сердечника (а = 1,2 см; b=4 см)
Значения намагниченности J и магнитной проницаемости согласно (30) и (31) рассчитываются по формулам:
J = 
H (38 ) = 
(39)
Полученную кривую начального намагничения сравните с кривой для технически чистого железа.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис.19.
2. Меняя автотрансформатором напряжение в намагничивающей катушке от 0 до 220 В, снять
зависимость напряжения U в измерительной катушке от силы тока i в намагничивающей
катушке. Получить не менее 10 - 15 пар значений.
3. Используя полученные значения, рассчитать Н, В, J и .
4. Построить графики зависимости В, J и m от Н.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Как можно выделить из группы образцов ферромагнетики?
2. Поясните ход зависимостей В, J и от Н.
3. Как исследуется доменная структура ферромагнетиков?
ЛИТЕРАТУРА: [2. § 51,53,55,59]
РАБОТА 9. МОСТОВЫЕ СХЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ,
ЕМКОСТЕЙ И ИНДУКТИВНОСТЕЙ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Собрать мост Уитстона (Витстона) и научиться измерять им сопротивление резисторов.
2. Собрать мост Сотти и научиться измерять им емкость конденсаторов.
3. Собрать мост Максвелла и научиться измерять им индуктивность катушек.
4. Проверить формулы для последовательного и параллельного соединения резисторов и
конденсаторов.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
Наиболее простой способ измерения сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра основан на законе Ома (см.работу 6). Возможные варианты включения измерительных приборов показаны на рис.15, там же указаны возникающие погрешности измерений 
и 
.
Для более точных измерений сопротивления применяют мостовые схемы, не требующие измерения токов и напряжений. Все виды таких схем представляют собой четырехплечный мост (рис.20). Участки АВ, ВС,СD и DА, образующие четырехугольник, называются плечами моста;
н.и.-нулевой индикатор; U 
- источник постоянного или переменного тока.
Пусть i 
, i 
, i 
, i 
- cилы тока в плечах моста и I - ток через индикатор. Согласно второму правилу Кирхгофа для контуров АВDА и ВСDВ можно записать:
,
Изменяя сопротивления плеч
можно добиться, чтобы через индика-
тор не протекал ток I = 0. В этом
случае говорят, что мост сбаланси-
рован: 
, 
.
тогда из системы уравнений получим:
или 
(40)
т.е. для сбалансированного моста произведения сопротивлений перекрестных плеч моста одинаковы.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Установка имеет вид стенда, на котором с помощью соединительных проводов собирают необходимую схему. В качестве индикатора используется осциллограф Н 3013.
Для измерения сопротивления собирают мост Уитстона. Питание моста осуществляется источником постоянного тока. В качестве 
используют магазин Р 33, сопротивление которого можно изменять в широких пределах. Проводами со штекерами подсоединяют магазин Р 33 и
исследуемый резистор к соответствующим клеммам стенда.
Погрешность измерения минимальна, когда подвижный контакт D находится на середине потенциометра. Поэтому, в начале балансировки контакт D устанавливают всегда посередине шкалы.
Балансировку моста начинают с подбора сопротивления магазина ,при котором ток индикатора равен нулю или минимален. Более точная балансировка моста достигается перемещением контакта D потенциометра ADC, общее сопротивление которого равно 
.
Сопротивление 
пропорционально числу делений 
шкалы потенциометра, а общее сопротивление пропорционально полному числу делений шкалы N.
Сопротивление исследуемого резистора согласно (40) рассчитывается по формуле:
(41)
Мост Сотти. Применяется для измерения емкостей.
Питание моста осуществляется переменным током частоты 
. В плечи моста АВ и ВС включают магазин емкостей 
и исследуемый конденсатор 
, соответственно.
В цепи переменного тока сопротивление участка, содержащего конденсатор, равно реактивному сопротивлению 
.
Балансировка моста Сотти проводится так же, как это было описано для моста Уитстона, т.е. сначала устанавливают контакт D потенциометра посередине шкалы, затем подбирают емкость магазина, при которой ток через индикатор равен нулю или минимален. Точная балансировка проводится потенциометром.
Расчет неизвестной емкости проводится по формуле, вытекающей из условия (41):
(42)
Мост Максвелла. Служит для измерения индуктивностей. В плечах АВ и ВС находятся катушки: эталонная 
и с неизвестной индуктивностью Lx, соответственно. В цепи переменного тока полное сопротивление катушки индуктивности складывается из активного ее сопротивления RL и реактивного сопротивления 
:
(43)
Плечи АD и DС - потенциометр. Балансировка моста Максвелла проводится только потенциометром. Если мост сбалансирован, то:
С учетом (43) для расчета неизвестной индуктивности Lх получим формулу:
(44)
Активные сопротивления катушек Rэ и Rх могут быть измерены мостом Уитстона.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Измерить по отдельности сопротивления двух резисторов и сопротивление их последовательного и параллельного соединения.
2.Измерить активные сопротивления катушек.
3.Измерить по отдельности емкости двух конденсаторов и емкость их последовательного и параллельного соединения.
4.Измерить индуктивность катушек. Измерить индуктивность первой катушки с сердечником.
5.Убедиться в правильности формул для параллельного и последовательного соединения сопротивлений, конденсаторов, сопоставив результаты расчета по ним с экспериментальными значениями.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Сформулируйте правила Кирхгофа.
2. Что значит "мост сбалансирован"? Напишите условие равновесия моста?
3. Как изменится равновесие моста, если поменять местами источник питания и индикатор нуля?
4. Что такое полное сопротивление участка цепи переменного тока? Напишите формулу и укажите в ней активное и реактивное сопротивления.
5. Оцените, что создает основную погрешность измерения в Вашем эксперименте.
ЛИТЕРАТУРА:[3. §5.3; 6 §67]
