Описание установки

Соленоиды (образцы № 1 и № 3) представляют собой катушки из N витков медного провода, намотанные на цилиндрический сердечник из пермаллоя (рис. 8.9, а).

Соленоид (образец № 2) представляет собой ферритовый тороид (рис. 8.9, б), на который намотано N витков медной проволоки.

а) б) в) г)

Рис. 8.9. Внешний вид соленоидов (а, б), УГО соленоида (в), зависимость m(T) (г)

Условное изображение соленоида и схема измерения приведены на рис. 8.9, в. Параметры соленоидов приведены в таблице 1 (уточнения на стенде).

Значение индуктивности L (Гн, H) соленоида измеряются прибором – мостом переменного тока, работающего на частотах f ₁ = 120 Гц и f ₂ = 1 кГц.

Через соленоид пропускается I, который создает магнитное поле напряженности Н (I), монотонно возрастающей при увеличении тока I по закону полного тока:

H (I) l _ср = iN, Н (I)= IN / l _ср, (8.56)

где l _ср – ″средняя″ длина тороида: l _ср = p(D + d)/2.

Таблица 8.1

Параметры соленоидов

Образцы	Параметры
h, мм	l ср, мм	D, мм	d, мм	N	L, Гн
№1	-		0,3	-		Измеряются прибором
№2	6,5	расчет		3,2		Измеряются прибором
№3	-		0,28	-		Измеряются прибором

В итоге:

Н (I)= 2 IN /p(D + d). (8.57)

Величина индукции магнитного поля в объеме сердечника определяется:

В (Н) = mm₀ H (I)= mm₀ IN / l _ср. (8.58)

Магнитный поток Ф и потокосцепление Ψ в сердечнике:

Ф = ВS; (8.59)

Ψ = N Ф = ВS = ( mm₀ N ² S / l _ср) I. (8.60)

Взаимосвязь между Ψ и I определяется как:

Ψ = LI. (8.61)

Индуктивность L соленоида на основе тороида или цилиндрической катушки рассчитывается по соотношению:

L = mm₀ N ² S / l _ср, (8.62)

где S – сечение, равное S = h ·(D – d)

По данным экспериментального определения индуктивности L тороидальной катушки, можно рассчитать величину m:

m = Ll _ср /m₀ N ² S. (8.63)

После точки Кюри (Т > T _К) магнитная проницаемость материала падает до значения m = 1 (рис. 1, г), так что при высоких температурах фактически катушка индуктивности представляет собой катушку с воздушным сердечником, индуктивность которой рассчитывается по соотношению:

L_{Т >>T К} = m₀ N ² S / l _ср. (8.64)

В процессе эксперимента осуществляется измерение индуктивности L (T) и на основе приведенных выше соотношений (8.56) – (8.65) рассчитывается величина m(T).

Дата добавления: 2015-07-17