Magnetická měření - Laboratorní úloha

Metoda měření:

Měření se bude provádět osciloskopem. Na vstup X připojíme napětí úměrné intenzitě magnetického pole H. Na vstup Y připojíme napětí úměrné magnetické indukci B.

RC článek je fázovací článek, který vytváří mezi signálem jdoucím na vstup osciloskopu X a signálem jdoucím do Y, fázový posuv ± π/2. Takto vytvoříme tzv. kruhovou časovou základnu – vychýlení paprsku závisí pouze na jednom signálu.

Intenzita magnetického pole H je úměrná proudu procházejícímu vinutím N1, proud sekundárním vinutím je zanedbatelně malý. Proud primárním vinutím vypočteme z Ohmova zákona z napětí Ux změřeného osciloskopem.

Intenzitu mag. pole určíme :

[ m . A-1 , Z , A , m-1 ]

Proud změříme snímacím odporem Rs a podle Ohmova zákona :

Rs – snímací odpor

l – délka střední siločáry

Počet závitů N1, odpor R a délka střední siločáry ls se během měření nemění a tvoří konstantu kx :

Intenzita magnetického pole tedy přímo závisí na změnách napětí Ux na odporu R měřeného oscilátorem.

Epsteinův přístroj je vlastně transformátor a platí pro něj tzv. indukční zákon, který říká, že okamžitá hodnota výstupního napětí je dána počtem závitů výstupní cívky a časovou změnou magnetického indukčního toku :

Indukční tok je úměrný magnetické indukci B v určité ploše S :

Φ = B * S [ W , T , m2 ]

Předchozí vztah můžeme dosadit do indukčního zákona. Protože je plocha S konstanta, můžeme ji přesunout před derivaci :

Chceme-li vyjádřit magnetickou indukci B, musíme celou rovnici zintegrovat. Pro přehlednost ještě přesuneme konstanty před integrál :

Integraci výstupního napětí provedeme jednoduše pomocí integračního článku :

Tento vztah dosadíme do vzorce pro magnetickou indukci a dostaneme :

V tomto vztahu jsou kromě integrovaného výstupního napětí konstanty, které se během měření nemění. Jestliže si je nahradíme koeficientem ky dostaneme výsledný vztah :

Kalibrace osciloskopu :

Napětí kalibrátoru Un připojíme na vstup osciloskopu a odečteme vzdálenost zobrazovaných bodů (čar) αn v dílcích. Pak můžeme vypočítat citlivost ε i neznámé napětí U z odečtené výchylky α :

Průběh magnetizačního proudu I1t je vlivem nelineárních vlastností magnetického obvodu(jádra transformátoru) značně zkreslen třetí harmonickou

Ze vztahů odvozených pro BMAX vypočítáme hodnoty U2 pro odpovídající velikosti zvolené magnetické indukce BMAX,

U2 = 4,44BMAXSFeN2f

Regulačním transformátorem RT nastavujeme na milivoltmetru EV vypočítané hodnoty napětí U2, které odpovídají daným velikostem indukce BMAX a na osciloskopu čteme příslušná napětí Ušš.

Vypočítáme

Z takto získaných hodnot sestrojíme do grafu magnetizační křivku.

BMAX je možné volit například 0,025; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,4;…T

Schéma zapojení:

Postup měření: