E33 - Hysterézní smyčka

Cíl

Ukázat průběh magnetizace jádra zvonkového transformátoru.

Pomůcky

• modul voltmetr
• modul ampérmetr
• modul proudový booster, externí zdroj napětí ±12 V
• zvonkový transformátor
• baterie odporů (1 W - 100 W)
• integrační RC člen (hodnoty R a C musí přibližně splňovat vztah f = 1/(2p RC), kde f frekvence kmitů, vysílaných kanálem E)

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření 0.1 sekundy a vzorkovací frekvenci 1000 Hz.
Oživíme kanál A, ke kterému připojíme modul voltmetr, kanál B s modulem ampérmetr a výstupní kanál E, na kterém nastavíme sinusový průběh napětí s parametry: počet period 2, hladina 0 V, amplituda 4 V. Kanál E posílíme boosterem, nastaveným na ±10 V.
Zobrazení upravíme tak, že v prvním grafu sledujeme závislost napětí na proudu (kanál A na kanálu B), ve druhém průběh výstupního napětí (kanál E) a proudu (kanál B) na čase.
Voltmetr nastavíme na rozsah 10 V s nulou uprostřed, ampérmetr na rozsah 0.1 A, který můžeme případně změnit.
Primární vinutí transformátoru (3 V) připojíme přes velmi malý odpor (1 W) ke zdroji střídavého napětí (kanálu E). Proud v tomto obvodu sledujeme v kanálu B. Výstup sekundárního vinutí transformátoru připojíme k integračnímu členu. Napětí na kondenzátoru snímáme modulem voltmetr v kanálu A.
Na obrazovce monitoru sledujeme průběh magnetizace jádra zvonkového transformátoru v každé periodě - tzv. hysterézní smyčka.

Vysvětlení

Hysterézní smyčka představuje závislost magnetické indukce B v jádře na intenzitě H magnetického pole, které se vytvoří v cívce. Intenzita H je však přímo úměrná proudu, který závity cívky protéká. Na vodorovnou osu tedy můžeme vynášet místo intenzity H proud I měřený v kanálu B.
Magnetická indukce B závisí na materiálu jádra. Protože nemáme možnost měřit přímo indukci B, musíme měřit indukované napětí, které souvisí s indukcí podle vztahu U_i = -dF/dt. Odtud F = ň U_i dt. Napětí z integračního RC členu tedy odpovídá magnetickému indukčnímu toku F, který je však přímo úměrný magnetické indukci B. Na svislou osu tedy vynášíme místo indukce B napětí na kondenzátoru v RC členu, mezi oběma veličinami je však vztah přímé úměrnosti.

Stažení naměřeného experimentu:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014