На рис. 7.2 показана основная кривая намагничивания B=(H) и зависимость абсолютной магнитной прони­цаемости от напряженности внешнего магнитного поля. При определенной величине напря­женности m достигает максимума. Точка а, характеризую­щая этот режим, соответ­ствует касательной Оа, проведенной к основной кривой намагничивания из  начала  координат. Проницаемость, опреде­ленную в очень слабых полях, называют началь­ной (mн).

Одновременному намагничиванию ферромаг­нитных материалов по­стоянным и переменным полем малой ампли­туды Нт со­ответствует частный гистерезисный цикл с вер­шинами /—2, лежащими на основной кривой намагничивания (см. рис. 7.2). При этом реверсивная (обратимая) проницаемость определяется положением вершин этого цикла:

где МB, МH – масштабы по осям координат, a – угол наклона к оси абсцисс прямой, соединяю­щей вершины частного гистерезисного цикла. Аналогично определяется дифференциальная магнитная проницаемость:                                                         (7.2)

где b – угол наклона касательной к основной кривой намагничивания в искомой точке.

Для всех упомянутых проницаемостей чаще всего опреде­ляется их относительные значения

                                               (7.3)

где mо = 4p×10-7 Гн/м – магнитная постоянная.

Материалы с узкой петлей гистерезиса (Hc £ 1 кА/м) называют магнит­омягкими, материалы с широкой  петлей – магнитотвердыми.

При перемагничивании ферромагнитных материалов в них возникают потери на гистерезис и вихревые токи. При посто­янной амплитуде индукции (Bm = const) потери на гистерезис пропорциональны час­тоте, а потери на вихревые токи – квадрату частоты:   Измерив в этих условиях суммарные магнитные потери Pм1 и Рм2 при двух различных частотах, можно определить постоянные

                      (7.4)

Для выполнения условия Вm = сопst необходимо дейст­вующее значение напряжения намагничивающей катушки изменять пропорционально частоте (U1/f = const).

Суммарные магнитные потери могут быть определены по площади  динамической вебер-амперной диаграммы y(i):

                                               (7.5)

где Mi, My – масштабы, принятые по осям координат.

Параллельная ориентация спинов в магнитных доме­нах имеет место только ниже определенной для данного ферромагнетика температуры – точки Кюри. При превышении этой температуры спонтанная намагниченность исчезает, и магнитная проницаемость резко падает.

2. Описание экспериментальной установки

Схема установки для исследования свойств ферромагнитных материалов приведена на рис. 7.3.

Схема питается от задающего генератора. Исследуемый ферромагнетик представляет собой тороидальный магнитопровод с двумя обмотками. Последовательно с намагничивающей обмоткой w1 включено небольшое сопротивление R1, напряжение на кото­ром, пропорциональное току i1, подается на горизонтальные пластины осциллографа и на вольтметр V1. На зажимы измерительной обмотки w2 включена интегрирующая цепочка с большим сопротивлением R2 и большой емкостью С. В схеме выбрано поэтому  

                                     (7.6)

где S – сечение сердечника, kо – постоянная, y1 – потокосцепление обмотки w1.

Таким образом, на экране осциллографа можно наблюдать вебер-амперную характеристику y1(i). При этом масштабы по осям:

           (7.7)

где Dx, Dy – размах осциллограммы по горизонтали и вертикали соответственно.

Для измерения напря­жений на резисторе R1 и на вторичной обмотке w2  применены цифровые вольтметры с большим входным сопротивлением.

3. Порядок выполнения работы

3.1         Определение масштабов осциллографа Mi, Мy и магнитных потерь на частоте f = 50 Гц.

Установить на входе цепи напряжение частотой 50 Гц, при котором на экране осциллографа наблюдается предельный гистерезисный цикл (когда дальнейшее увеличение входного напряжения не вызывает значительного роста индукции). Регулировкой усиления верти­кального и горизонтального каналов осциллографа добиться, чтобы диаграмма заняла не менее 2/3 экрана. Занести в табл. 7.1 показания вольтметров V1, V2 и размах осциллограммы по горизонтали и вертикали, зарисовать осциллограмму на кальку. Площадь гистерезисного цикла Syi  определяется непосредственным подсчетом числа квадратных миллиметров (по миллиметровой бумаге), укладывающихся внутри петли.

Таблица 7.1