Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версия
Следующая версия		Предыдущая версия
lab4:контрольные_вопросы44 [2019/04/10 14:46] – [Контрольные вопросы (допуск к эксперименту)] root_slab4:контрольные_вопросы44 [2026/09/04 06:04] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1
Строка 6: Строка 6:
   - Почему вторичная катушка имеет малую длину и как оценить влияние взаимной индуктивности катушек $L_{1}$ и $L_{2}$ на результаты эксперимента?   - Почему вторичная катушка имеет малую длину и как оценить влияние взаимной индуктивности катушек $L_{1}$ и $L_{2}$ на результаты эксперимента?
  
-{{ :lab4:402.png?500 |}}+{{ :lab4:лр4.4-2.jpg?900 |}}
 ===== Задания ===== ===== Задания =====
  
Строка 12: Строка 12:
 **Получение петли гистерезиса предельного цикла перемагничивания, определение коэрцитивного поля  $H_{c} $, остаточного магнитного поля $B_{r} ,$ потери энергии на перемагничивание образца $Q,$ и средней за период мощности потерь $W.$ ** **Получение петли гистерезиса предельного цикла перемагничивания, определение коэрцитивного поля  $H_{c} $, остаточного магнитного поля $B_{r} ,$ потери энергии на перемагничивание образца $Q,$ и средней за период мощности потерь $W.$ **
  
-  - Соберите схему, представленную на рис. 2. Выберите набор стержней из одного материала, но разной длины. Поместите в соленоид исследуемый образец, длина которого равна длине соленоида. Установите величины $R_{2} $ и $C$((Для уменьшения влияния собственных помех платы NI 6010 рекомендуется выбрать ёмкость $C\ge 50$ мкФ.)) согласно условию выполнения интегрирования. Особое внимание уделите правильности подключения сигналов к входам переходного модуля. \textbf{Сигналы амплитудой выше 42 В, случайно поданные на вход без делителя, приведут к повреждению платы NI~6010 в компьютере!}  +  - Соберите схему, представленную на рисунке. {{ :lab4:лр_4.4_схема_коммутации_приборов.jpg?900 |Схема коммутации приборов}} Выберите набор стержней из одного материала, но разной длины. Поместите в соленоид исследуемый образец, длина которого равна длине соленоида. /* Установите величины $R_{2} $ и $C$((Для уменьшения влияния собственных помех платы NI 6010 рекомендуется выбрать ёмкость $C\ge 50$ мкФ.)) согласно условию выполнения интегрирования. Особое внимание уделите правильности подключения сигналов к входам переходного модуля. **Сигналы амплитудой выше 42 В, случайно поданные на вход без делителя, приведут к повреждению платы NI~6010 в компьютере!**  
 +  - Откройте в программе LabView файл виртуального осциллографа ContXY.vi (циклический режим). На экране монитора появится лицевая панель виртуального осциллографа. Перед запуском необходимо проверить и отредактировать его параметры. Редактирование элементов виртуального прибора осуществляется с помощью курсора мыши, который может принимать различный вид. Для переключения используется паллета **Tools**, которую необходимо вывести на экран. Подробно о работе с виртуальными осциллографами необходимо прочитать в приложении «Виртуальный осциллограф в программе LabView». 
 +  - Внесите необходимые изменения в параметры работы виртуального осциллографа (если они не видны на экране, воспользуйтесь полосами прокрутки): 
 +    - Установите режим и значения физических каналов, обычно это **differential, Dev1/a0** для $X$ канала и **Dev1/a1** для $Y$ канала. 
 +    - Установите необходимые значения для минимальных и максимальных напряжений каналов. Обычно $\pm 5$В $X$ канала и $\pm 0,2$ В для $Y$ канала. В окне **Scale** введите множитель $10$ для $X$ канала (для учета встроенного делителя) и 1 для $Y$ канала. 
 +    - Установите скорость считывания точек осциллограмм (Sample Rate) и число точек на одной осциллограмме (Samples per Channel). Число точек для периодического сигнала целесообразно задать соответствующим одному периоду. Для частоты 50 Гц рекомендуется установить скорость считывания 10 000 c${}^{-1}$ и количество точек на осциллограмме равным 200. */ 
 +  - Запустите программу осциллографа и, регулируя ток через соленоид увеличением напряжения на ЛАТРе, получите на экране осциллографа петлю гистерезиса с участком насыщения. /* Остановите осциллограф ContXY.vi кнопкой **Stop** на лицевой панели. 
 +  - Откройте файл виртуального осциллографа SingleXY.vi, установите такие же параметры, как и для осциллографа ContXY.vi, и запустите его. На экране осциллографа появится петля гистерезиса. Сохраните изображение экрана в файл в формате .bmp, используя контекстное меню: **Data Operations -- Export Simplified Image**. С помощью курсора определите значения напряжения, соответствующие коэрцитивному полю $H_{c} $ и остаточному магнитному полю $B_{r}.$ 
 +  - На лицевой панели «поднимите» включатель XYfile и запустите осциллограф. В появившемся диалоговом окне задайте имя файла (с учетом пути в вашу директорию). Данные точек петли гистерезиса будут записаны в указанный файл в текстовом формате. «Опустите» включатель XYfile. По формулам рассчитайте коэффициенты преобразования величины напряжения по оси $Y$ в магнитное поле $B,$ а напряжения по оси $X$ в поле $H.$ Используя полученные коэффициенты и данные, постройте в Excel (или другой программе) петлю гистерезиса в виде $B(H)$((Получить петлю гистерезиса в виде $B(H)$  можно непосредственно на экране виртуального осциллографа, если внести рассчитанные коэффициенты в окна Scale (с учётом встроенного делителя).)), рассчитайте  значения коэрцитивного поля $H_{c}$ и остаточного магнитного поля $B_{r}$. При импорте файла в Excel (**Данные  импорт внешних данных  импортировать данные**) в качестве разделителя установите знак табуляции. */ 
 +  - Определите  площадь  петли  гистерезиса  и рассчитайте потери энергии на перемагничивание для единицы объёма $Q$ за цикл (см. формулу 19). Определите объем образца и рассчитайте среднюю мощность потерь $W.$ Оцените погрешность полученных значений.
  
-2. Откройте в программе LabView файл виртуального осциллографа ContXY.vi (циклический режим). На экране монитора появится лицевая панель виртуального осциллографа. Перед запуском необходимо проверить и отредактировать его параметры. Редактирование элементов виртуального прибора осуществляется с помощью курсора мыши, который может принимать различный вид. Для переключения используется паллета \textbf{Tools}, которую необходимо вывести на экран. Подробно о работе с виртуальными осциллографами необходимо прочитать в приложении «Виртуальный осциллограф в программе LabView». 
  
-3. Внесите необходимые изменения в параметры работы виртуального осциллографа (если они не видны на экране, воспользуйтесь полосами прокрутки): +==== Задание 2. Построение основной кривой намагничивания и зависимости $\mu (H).$ ====
  
--- Установите режим и значения физических каналов, обычно это \textbf{differential}, \textbf{Dev1/a0} для $X$ канала и    \textbf{Dev1/a1} для $Y$ канала.+Основная кривая намагничивания является геометрическим местом точек вершин циклов, полученных при различных амплитудах переменного поля.  
 +/* Для получения координат этих точек в осциллографе SingleXY.vi предусмотрен включатель XYend. Создайте пустой текстовый файл и укажите его в окне Path. «Поднимите» включатель XYend. Далее каждый запуск осциллографа будет добавлять в файл новую пару значений $X$ $Y$. */ Ток через соленоид следует постепенно увеличивать с помощью ЛАТРа от нулевого до значения соответствующего насыщению. Интервал поворота рукоятки ЛАТРа следует подобрать заранее. Количество точек должно быть достаточным для подробного отображения кривой (не менее 20), особое внимание следует уделить точкам вблизи нуля. Постройте основную кривую намагничивания в виде $B(H).$ Далее проведите сглаживание экспериментальных точек и получите зависимость дифференциальной магнитной проницаемости $\mu (H)$ по формуле  
 +$$ 
 +\mu (H)=\frac{1}{\mu _0} \cdot \frac{dB}{dH}. 
 +$$
  
--- Установите необходимые значения для минимальных и максимальных напряжений каналов. Обычно $\mathrm{\pm}$5 В $X$ канала и $\mathrm{\pm}$0,2~В для $Y$ канала. В окне Scale введите множитель 10 для $X$ канала (для учета встроенного делителя) и 1 для $Y$ канала. +==== Задание 3. Повторите эксперимент для стержней, длина которых меньше длины соленоида (два образца). ====
- +
--- Установите скорость считывания точек осциллограмм (Sample Rate) и число точек на одной осциллограмме (Samples per Channel). Число точек для периодического сигнала целесообразно задать соответствующим одному периоду. Для частоты 50 Гц рекомендуется установить скорость считывания 10 000~с${}^{-1\ }$ и количество точек на осциллограмме равным 200. +
- +
-4. Запустите виртуальный осциллограф и, регулируя ток через соленоид увеличением напряжения на ЛАТРе, получите на экране осциллографа петлю гистерезиса с участком насыщения. Остановите осциллограф ContXY.vi кнопкой \textbf{Stop} на лицевой панели. +
- +
-5. Откройте файл виртуального осциллографа SingleXY.vi, установите такие же параметры, как и для осциллографа ContXY.vi, и запустите его. На экране осциллографа появится петля гистерезиса. Сохраните изображение экрана в файл в формате .bmp, используя контекстное меню: \textbf{Data Operations} \textbf{ Export Simplified Image}. С помощью курсора определите значения напряжения, соответствующие коэрцитивному полю \textbf{$H_{c} $} и остаточному магнитному полю \textbf{$B_{r} .$}  +
- +
-6. На лицевой панели «поднимите» включатель XYfile и запустите осциллограф. В появившемся диалоговом окне задайте имя файла (с учетом пути в вашу директорию). Данные точек петли гистерезиса будут записаны в указанный файл в текстовом формате. «Опустите» включатель XYfile. По формулам \eqref{GrindEQ__7_} и \eqref{GrindEQ__8_} рассчитайте коэффициенты преобразования величины напряжения по оси $Y$ в магнитное поле $B,$ а напряжения по оси $X$ в поле $H.$ Используя полученные коэффициенты и данные, постройте в Excel (или другой программе) петлю гистерезиса в виде $B(H)$\textit{\footnote{\ \textrm{П}\textrm{о}\textrm{л}\textrm{у}\textrm{ч}\textrm{и}\textrm{т}\textrm{ь}\ \textrm{п}\textrm{е}\textrm{т}\textrm{л}\textrm{ю}\ \textrm{г}\textrm{и}\textrm{с}\textrm{т}\textrm{е}\textrm{р}\textrm{е}\textrm{з}\textrm{и}\textrm{с}\textrm{а}\ \textrm{в}\ \textrm{в}\textrm{и}\textrm{д}\textrm{е}\ $  $B(H)$  $\ $  $\textrm{м}\textrm{о}\textrm{ж}\textrm{н}\textrm{о}\ \textrm{н}\textrm{е}\textrm{п}\textrm{о}\textrm{с}\textrm{р}\textrm{е}\textrm{д}\textrm{с}\textrm{т}\textrm{в}\textrm{е}\textrm{н}\textrm{н}\textrm{о}\ \textrm{н}\textrm{а}\ \textrm{э}\textrm{к}\textrm{р}\textrm{а}\textrm{н}\textrm{е}\ \textrm{в}\textrm{и}\textrm{р}\textrm{т}\textrm{у}\textrm{а}\textrm{л}\textrm{ь}\textrm{н}\textrm{о}\textrm{г}\textrm{о}\ \textrm{о}\textrm{с}\textrm{ц}\textrm{и}\textrm{л}\textrm{л}\textrm{о}\textrm{г}\textrm{р}\textrm{а}\textrm{ф}\textrm{а},\ \textrm{е}\textrm{с}\textrm{л}\textrm{и}\ \textrm{в}\textrm{н}\textrm{е}\textrm{с}\textrm{т}\textrm{и}\ \textrm{р}\textrm{а}\textrm{с}\textrm{с}\textrm{ч}\textrm{и}\textrm{т}\textrm{а}\textrm{н}\textrm{н}\textrm{ы}\textrm{е}\ \textrm{к}\textrm{о}\textrm{э}\textrm{ф}\textrm{ф}\textrm{и}\textrm{ц}\textrm{и}\textrm{е}\textrm{н}\textrm{т}\textrm{ы}\ \textrm{в}\ \textrm{о}\textrm{к}\textrm{н}\textrm{а}\ Scale\ (\textrm{с}\ \textrm{у}\textrm{ч}\textrm{ё}\textrm{т}\textrm{о}\textrm{м}\ \textrm{в}\textrm{с}\textrm{т}\textrm{р}\textrm{о}\textrm{е}\textrm{н}\textrm{н}\textrm{о}\textrm{г}\textrm{о}\ \textrm{д}\textrm{е}\textrm{л}\textrm{и}\textrm{т}\textrm{е}\textrm{л}\textrm{я}).}}, рассчитайте  значения коэрцитивного поля \textbf{$H_{c} $} и остаточного магнитного поля \textbf{$B_{r} $}. При импорте файла в Excel (\textbf{Данные  импорт внешних данных  импортировать данные) }в качестве разделителя установите знак табуляции. +
- +
-7. Определите  площадь  петли  гистерезиса  и рассчитайте потери энергии на перемагничивание для единицы объёма $Q$\textit{ }за цикл (см. формулу 19)\textit{. }Определите объем образца и рассчитайте среднюю мощность потерь $W.$ Оцените погрешность полученных значений. +
- +
-\noindent  +
-\subparagraph{Задание 2. Построение основной кривой намагничивания и зависимости $\mu (H).$} +
- +
-Основная кривая намагничивания является геометрическим местом точек вершин циклов, полученных при различных амплитудах переменного поля. Для получения координат этих точек в осциллографе SingleXY.vi предусмотрен включатель XYend. Создайте пустой текстовый файл и укажите его в окне Path. «Поднимите» включатель XYend. Далее каждый запуск осциллографа будет добавлять в файл новую пару значений $X$ $Y$. Ток через соленоид следует постепенно увеличивать с помощью ЛАТРа от нулевого до значения соответствующего насыщению. Интервал поворота рукоятки ЛАТРа следует подобрать заранее. Количество точек должно быть достаточным для подробного отображения кривой (не менее 20), особое внимание следует уделить точкам вблизи нуля. Постройте основную кривую намагничивания в виде $B(H).$ Далее проведите сглаживание экспериментальных точек и получите зависимость дифференциальной магнитной проницаемости $\mu \left(H\right)$ по формуле \eqref{GrindEQ__32_}. +
- +
-\noindent  +
-\subparagraph{Задание 3. Повторите эксперимент для стержней, длина которых меньше длины соленоида (два образца).}+
  
 Нанесите предельные петли гистерезиса и основные кривые намагничивания для всех трёх образцов на один рисунок. Сравните полученные осциллограммы и объясните их различие. Нанесите предельные петли гистерезиса и основные кривые намагничивания для всех трёх образцов на один рисунок. Сравните полученные осциллограммы и объясните их различие.
  
-\noindent  +/* ==== Задание 4. Запишите петлю гистерезиса предельного цикла перемагничивания, основную кривую намагничивания и постройте график зависимости $\mu (H)$ для ферритов. ====
-\subparagraph{Задание~4. Запишите петлю гистерезиса предельного цикла перемагничивания, основную кривую намагничивания и постройте график зависимости $\mu (H)$ для ферритов. }+
  
 Используя макетные платы с ферритовыми кольцами, генератор переменного тока и осциллограф, проведите эксперимент для этих материалов. Используя макетные платы с ферритовыми кольцами, генератор переменного тока и осциллограф, проведите эксперимент для этих материалов.
  
-\noindent  +*/ 
-\subparagraph{4. Содержание отчёта}+===== Содержание отчёта =====
  
 Отчёт должен содержать следующие данные: Отчёт должен содержать следующие данные:
  
--- расчетные формулы; +  - расчетные формулы; 
- +  - схему измерительной установки, значения установленных сопротивлений и ёмкости; 
--- схему измерительной установки, значения установленных сопротивлений и ёмкости; +  - зафиксированные предельные гистерезисные петли и основные кривые намагничивания для всех исследуемых образцов; 
- +  - графики зависимости $\mu (H)$, значения остаточного поля $B_{r} ,$ коэрцитивного поля $H_{c} ,$ потерь на перемагничивание $Q$ за период и среднюю мощность потерь $W.$
--- зафиксированные предельные гистерезисные петли и основные кривые намагничивания для всех исследуемых образцов; +
- +
--- графики зависимости $\mu \left(H\right)$, значения остаточного поля $B_{r} ,$ коэрцитивного поля $H_{c} ,$ потерь на перемагничивание $Q$ за период и среднюю мощность потерь $W.$ +
  
 +Назад к [[:lab4:Регистрация петли гистерезиса|регистрации петли гистерезиса]] или далее к [[lab4:lab4|описанию ]] лабораторных работ "Электрические и магнитные свойства твердых тел"