(ФГБОУ ВО ГАГУ, ГАГУ, Горно-Алтайский государственный университет) 

03.03.02 Физика

(<Курс>.<Семестр на курсе>)

Зав. кафедрой и.о. зав.кафедрой Богданова Р.А.

Зав. кафедрой и.о. зав.кафедрой Богданова Р.А.

исполнения в 2028-2029 учебном году на заседании кафедры

Зав. кафедрой и.о. зав.кафедрой Богданова Р.А.

исполнения в 2027-2028 учебном году на заседании кафедры

Зав. кафедрой и.о. зав.кафедрой Богданова Р.А.

исполнения в 2026-2027 учебном году на заседании кафедры

Зав. кафедрой и.о. зав.кафедрой Богданова Р.А.

исполнения в 2025-2026 учебном году на заседании кафедры

Задачи дисциплины: получение студентами знаний о способах измерения магнитных свойств материалов, а также приобретение умений и навыков магнитометрии материалов.

ции

ракт.

МАГНИТОМЕТРИЯ ПОЛЕЙ

  1. Магнитное поле в вакууме, его характеристики. Магнитометр Био и Савара; закон Био и Савара. Силовые линии. Расчёт полей кольцевого и прямого тока; вид силовых линий этих полей. Магнитный момент замкнутого тока.

   Сила Ампера. Поведение прямого и кольцевого тока в однородном поле; особенности измерения магнитного поля такими способами. Замкнутый ток в неоднородном поле; особенности измерения магнитного поля этим способом.

   2. Закон полного тока. Расчёт поля тонкого и толстого тороида, длинного и ограниченного однослойного соленоида, листа с током, цилиндрического провода; вид силовых линий этих полей. Магнитное поле в веществе, его характеристики.

   3. Магнетики; характеристики магнетиков. Сильные и слабые, линейные и нелинейные, изотропные и анизотропные магнетики. Расчёт намагниченности, индукции и напряжённости поля длинного цилиндра из однородного линейного изотропного магнетика, помещённого в вакууме в однородное поле, параллельное оси цилиндра. Размагничивающий фактор. Основные виды и свойства слабых магнетиков.

   4. Основные виды и свойства сильных магнетиков. Основная кривая намагничивания (ОКН) и предельная петля гистерезиса (ППГ) ферромагнетика; остаточная индукция (намагниченность) и коэрцитивная сила. Частные петли гистерезиса (ЧПГ).

   Магнитный поток. Расчёт потока ферромагнитного тонкого тороида. Магнитодвижущая сила; магнитное сопротивление. Формула Гопкинсона. Разветвлённые магнитные цепи; их расчёт.

   5. Методы и устройства получения магнитных полей: токовые катушки, соленоиды, тороиды, провода с током, приставные и стационарные электромагниты, постоянные магниты, кольца Гельмгольца. Особенности применения, конструкция, расчёт поля. Способы получения сильных полей. Эталонные, образцовые и рабочие меры магнитных величин.

   Меры напряжённости: кольца Гельмгольца; катушки Максвелла; одно- и многослойные соленоиды.. Измерительные катушки: особенности применения, конструкция, расчёт. Потенциалметры. Пояс Роговского. Меры магнитного потока: особенности применения, конструкция. Катушки Кемпбелла. Меры магнитного момента.

   Магнитометры. Астатический магнитометр: особенности применения, конструкция. Тесламетры с датчиком Холла: принцип действия, особенности применения, конструкция. Способы увеличения точности и чувствительности магнитометров с датчиком Холла.

   7. Магнитометры на эффекте Гаусса: принцип действия, особенности применения, конструкция. Индукционные тесламетры; особенности применения для измерения постоянных и переменных полей. Вибрационные тесламетры. Магнитные индукционные головки.

   8. Феррозондовые тесламетры: принцип действия, особенности применения, конструкция. Полемерная и градиентометрическая схемы включения.

    Полупроводниковые датчики магнитного поля. СКВИД-магнитометры: принцип действия, особенности применения, конструкция. Магнитометры на ЭПР и ЯМР: принцип действия, особенности применения, конструкция.

/Лек/

МАГНИТОМЕТРИЯ МАТЕРИАЛОВ

1. Классификация магнитных материалов (ММ) и роль в жизни человечества. Основные характеристики ММ в постоянных полях: основная кривая намагничивания (ОКН); 5 её участков; определение магнитных проницаемостей и восприимчивостей. Основные характеристики ММ в постоянных полях: предельная петля гистерезиса ППГ; частные петли ЧПГ; коэффициенты формы петли. Способы размагничивания. Магнитная анизотропия; магнитная текстура. Определение энергии намагниченного тела. Магнитострикция и её характеристики.

   2. Основные характеристики ММ в переменных полях: динамическая магнитная петля ДМП; магнитные проницаемости. Описание потерь. Характеристики при импульсном намагничивании. Определение свойств СВЧ-ферритов; ферромагнитный резонанс. Оптические и электрические свойства ММ.

   3. Образцы для испытаний в постоянных полях. Намагничивающие устройства для испытаний в постоянных полях: проводник с током; кольцевая обмотка; соленоид; электромагнит. Аппарат Эпштейна, пермеаметры Гопкинсона, Бурровса и Фэхи.

   4. Пермеаметры Кепселя и Неймана; пермеаметр с двойным симметричным ярмом.

   Баллистический метод снятия ОКН и ППГ на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

   5. Определение свойств кольцевых магнитомягких материалов МММ. Определение свойств МММ в пермеаметрах. Дифференциальный баллистический метод. Определение свойств магнитножёстких материалов МЖМ. Определение свойств особо жёстких МЖМ. Трудности и пути усовершенствования баллистического метода.

   6. Определение внутреннего поля образца в разомкнутой магнитной цепи. Методы определения коэрцитивной силы в разомкнутой магнитной цепи. Методы определения свойств слабомагнитных материалов.

   7. Методы определения свойств диа- и парамагнетиков. Построение ДМП и ОКН в переменных полях с помощью вольтметров.

   8. Мостовые и потенциометрические методы определения свойств ММ в переменных полях. Резонансные и осциллографические методы определения свойств ММ в переменных полях. Методы 

                               РАЗДЕЛ 1

                 МАГНИТОМЕТРИЯ ПОЛЕЙ(1 цикл, 5 работ)

  Лабораторная работа № 1.

         ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Методы и устройства получения магнитных полей: приставные и стационарные электромагниты, постоянные магниты, кольца Гельмгольца. Особенности применения, конструкция, расчёт поля. Способы получения сильных полей.

2. Баллистический метод измерения напряжённости магнитных полей. Схема и особенности баллистической установки. Веберметры.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

   а) Определить постоянную баллистической установки по индукции с разными катушками.

   б) С помощью баллистической установки найти величину поля в разных точках вблизи постоянного магнита (электромагнита).

Лабораторная работа № 2.  

ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДАТЧИКОМ ХОЛЛА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Меры напряжённости магнитного поля: кольца Гельмгольца; катушки Максвелла; одно- и многослойные соленоиды.

2. Тесламетры с датчиком Холла: принцип действия, особенности применения, конструкция. Способы увеличения точности и чувствительности магнитометров с датчиком Холла.

  ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

   а) Снять градуировочную характеристику датчика Холла для разных токов возбуждения и температуры.

   б) С помощью датчика Холла построить градуировочные  зависимости для лабораторного электромагнита.

                                                                        Лабораторная работа № 3.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИНДУКЦИОННЫМ ТЕСЛАМЕТРОМ

   1. Измерительные катушки: особенности применения, конструкция, расчёт константы. Потенциалметры. Пояс Роговского.

   2. Индукционные тесламетры; особенности применения для измерения постоянных и переменных полей. Вибрационные тесламетры. Магнитные индукционные головки.

   ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

   а) Снять градуировочные характеристики индукционных датчиков для разного числа оборотов.

   б) С помощью индукционных датчиков найти величину поля в разных точках вблизи постоянного магнита (электромагнита).

                                                                         Лабораторная работа № 4

    ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОЗОНДАМИ

                                                                  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Магнитное поле в вакууме, его характеристики. Магнитометр Био и Савара; закон Био и Савара. Силовые линии. Расчёт полей кольцевого и прямого тока; вид силовых линий этих полей. Магнитный момент замкнутого тока.

2. Феррозондовые тесламетры: принцип действия, особенности применения, конструкция. Полемерная и градиентометрическая схемы включения.

   ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

   а) Снять градуировочные характеристики феррозонда.

   б) С помощью феррозонда найти величину и направление магнитного поля Земли в лаборатории.

                                                                      Лабораторная работа № 5

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ГРАДУИРОВКА ФЕРРОЗОНДА

                                                                      ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Сила Ампера. Поведение прямого и кольцевого тока в однородном поле; особенности измерения магнитного поля такими способами. Поведение замкнутого тока в неоднородном поле; особенности измерения магнитного поля этим способом.

2. Методы и устройства получения магнитных полей: токовые катушки, соленоиды, тороиды, провода с током. Особенности применения, 

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

   а) Изготовить феррозонд-полемер и снять его градуировочные характеристики

б) С помощью феррозонда найти величину и направление магнитного поля Земли в лаборатории

                              Раздел 2.

МАГНИТОМЕТРИЯ МАТЕРИАЛОВ (2-й цикл. 4 работы)

Лабораторная работа № 1

ИСПЫТАНИЕ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ В ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Основные характеристики ММ в постоянных полях: основная кривая намагничивания (ОКН) в замкнутой и

разомкнутой цепи; 5 её участков; определение магнитных проницаемостей и восприимчивостей.

2. Баллистический метод снятия ОКН на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

3. Баллистический метод снятия предельной петли гистерезиса (ППГ) на постоянном токе в замкнутой

магнитной цепи.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

а) Баллистическим методом снять ОКН на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

б) Баллистическим методом снять ППГ на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

Лабораторная работа № 2.

ИСПЫТАНИЕ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ В РАЗОМКНУТОЙ ЦЕПИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Расчёт намагниченности, индукции и напряжённости поля длинного цилиндра из однородного линейного

изотропного магнетика, помещённого в вакууме в однородное поле, параллельное оси цилиндра. Размагничивающий фактор.

2. Определение внутреннего поля образца в разомкнутой магнитной цепи.

3. Методы определения коэрцитивной силы в разомкнутой магнитной цепи.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

В разомкнутой магнитной цепи найти: а) внутреннее поле образца. б) коэрцитивную силу образца.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ

СЛАБОМАГНИТНЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ГУИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Магнитное поле в веществе, его характеристики. Магнетики; характеристики магнетиков. Сильные и

слабые, однородные и неоднородные, линейные и нелинейные, изотропные и анизотропные магнетики.

Основные виды и свойства слабых магнетиков.

2. Методы определения свойств слабомагнитных материалов.

3. Методы определения свойств диа- и парамагнетиков.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

Определить удельную восприимчивость диа- или парамагнетика.

Лабораторная работа № 4.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ В ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Основные характеристики ММ в переменных полях: описание потерь; характеристики при импульсном

намагничивании; определение свойств СВЧ-ферритов.

2. Резонансные и осциллографические методы определения свойств ММ в переменных полях.

3. Методы определения потерь в ММ в переменных полях.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

а) Определить константы осциллографа по осям Х и У. б) Получить на экране осциллографа ДМП.

Лабораторная работа № 5. (запасная)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАГНЕТИКОВ С ПОМОЩЬЮ МОСТИКА МАКСВЕЛЛА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

1. Мостовые и потенциометрические методы определения свойств ММ в переменных полях.

ОТРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УМЕНИЯ

а) Рассчитать проницаемости образца в переменных полях.

Проведение лабораторных занятий.

Каждое занятие занимает 4 часа и требует самостоятельной работы в объёме 12 часов. Время

самостоятельной работы тратится на подготовку к собеседованию по теории и к измерениям.

Занятия по магнитным измерениям идут в специализированной лаборатории. Каждое занятие идёт 4 часа;

работы выполняются бригадами из 1-2 человек. Этого требуют как правила техники безопасности, так и необходимость приобретения каждым студентом экспериментальных умений и навыков. Форма организации

занятий - только цикловая. Разбивку по бригадам и порядок прохождения работ в цикле определяет

преподаватель на первом занятии (или до него). Тематика работ, изучаемые в них теоретические вопросы и

отрабатываемые экспериментальные умения указаны ниже.

При подготовке к работе нужно проработать лекционный материал и подготовиться к теоретическому

собеседованию. Оно начинается с бригады, выполняющей работу с наименьшим номером (например, № 1).

Пока эти студенты готовятся и сдают теорию, остальные приступают к измерениям. Пройдя собеседование,

студенты с работы № 1 начинают измерения, а с работы № 2 прерывают их и сдают теорию. Затем сдают

работы № 3, № 4 и т.д. Студенты, не готовые к собеседованию, к измерениям не допускаются или с них

снимаются.

При подготовке к теоретическому собеседованию дома готовятся ответы на все вопросы данной работы,

но отвечать каждый студент будет лишь часть их, указанную преподавателем. При подготовке к ответу

можно использовать любые источники, но при ответе нужно показать свободное владение важнейшими

понятиями и формулами курса (они указаны ниже). Можно также дома подготовить сжатый ПЛАН

ОТВЕТА (дайджест), куда включаются промежуточные математические выкладки, схемы опытов, рисунки

и т.п.: важнейшие формулы, понятия, эффекты, опыты и т.д., которые нужно знать наизусть, должны быть

указаны в планах ответов БЕЗ РАСКРЫТИЯ СОДЕРЖАНИЯ.

Если один из студентов бригады не прошёл собеседование, то выполняющий с ним данную работу,

ответив на свои вопросы, не будет, как правило, допущен до измерений, пока 

подготовиться и пройти собеседование. Это объясняется тем, что на экзамен будут выноситься все вопросы

к собеседованию, и любому студенту могут попасть как раз те вопросы, которые не были разобраны с

преподавателем. Студенты, по ЛЮБЫМ причинам пропустившие занятие, не сдавшие теорию, не выполнившие измерения, не оформившие к концу данного занятия отчёт - считаются задолжниками и должны

восполнить отставание: ВСЕ пропущенные часы должны быть восстановлены.

За занятие каждый студент должен сдать одну работу. Это вполне реально, если подготовка была

добросовестной. Сдав данный отчет, следует готовиться к следующей работе (с № 1 - на № 2, и т.д.). Если

выполнялась работа с наибольшим в цикле номером - перейти на работу с наименьшим номером (с № 5 -

на № 1).

Лабораторные работы закончены, если по каждой из них выполнены измерения, оформлен и сдан отчет,

пройдено теоретическое собеседование.

В лаборатории следует выполнять правила техники безопасности, с которыми подробно ознакомит

преподаватель на вводном занятии под роспись каждого студента персонально в журнале.  /Ср/

2. Фонд оценочных средств включает примерный перечень важнейших понятий, выделенных для заучивания (глоссарий) к зачету. Вопросы теоретического собеседования лабораторных работ. Отрабатываемые в лаборатории экспериментальные умения. Добавочные практические задания.

Раздел 1 Магнитометрия полей

Лабораторная работа № 1. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

1. Методы и устройства получения магнитных полей: приставные и стационарные электромагниты, постоянные магниты, кольца Гельмгольца. Особенности применения, конструкция, расчёт поля. Способы получения сильных полей.

2. Баллистический метод измерения напряжённости магнитных полей. Схема и особенности баллистической установки. Веберметры.

1. Меры напряжённости магнитного поля: кольца Гельмгольца; катушки Максвелла; одно- и многослойные соленоиды.

2. Тесламетры с датчиком Холла: принцип действия, особенности применения, конструкция. Способы увеличения точности и чувствительности магнитометров с датчиком Холла.

Лабораторная работа № 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИНДУКЦИОННЫМ ТЕСЛАМЕТРОМ

1. Измерительные катушки: особенности применения, конструкция, расчёт константы. Потенциалметры. Пояс Роговского.

2. Индукционные тесламетры; особенности применения для измерения постоянных и переменных полей. Вибрационные тесламетры. Магнитные индукционные головки.

Лабораторная работа № 4 ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОЗОНДАМИ

1. Магнитное поле в вакууме, его характеристики. Магнитометр Био и Савара; закон Био и Савара. Силовые линии. Расчёт полей кольцевого и прямого тока; вид силовых линий этих полей. Магнитный момент замкнутого тока.

2. Феррозондовые тесламетры: принцип действия, особенности применения, конструкция. Полемерная и градиентометрическая схемы включения. Лабораторная работа № 5. Резервная

Раздел 2 Магнитометрия материалов.

Лабораторная работа № 1 Испытание магнитных материалов на постоянном токе в замкнутой цепи

1. Основные характеристики ММ в постоянных полях: основная кривая намагничивания (ОКН) в замкнутой и разомкнутой цепи; 5 её участков; определение магнитных проницаемостей и восприимчивостей.

2. Баллистический метод снятия ОКН на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

3. Баллистический метод снятия предельной петли гистерезиса (ППГ) на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

Лабораторная работа № 2. Испытание магнитных материалов на постоянном токе в разомкнутой цепи

1. Расчёт намагниченности, индукции и напряжённости поля длинного цилиндра из однородного линейного изотропного магнетика, помещённого в вакууме в однородное поле, параллельное оси цилиндра. Размагничивающий фактор.

2. Определение внутреннего поля образца в разомкнутой магнитной цепи.

3. Методы определения коэрцитивной силы в разомкнутой магнитной цепи.

Лабораторная работа № 3. Определение магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ с помощью метода Гуи.

1. Магнитное поле в веществе, его характеристики. Магнетики; характеристики магнетиков. Сильные и слабые, однородные и неоднородные, линейные и нелинейные, изотропные и анизотропные магнетики. Основные виды и свойства слабых магнетиков.

2. Методы определения свойств слабомагнитных материалов.

3. Методы определения свойств диа- и парамагнетиков.

Лабораторная работа № 4. Исследование свойств ферромагнетиков в переменных магнитных полях осциллографическим методом

1. Основные характеристики ММ в переменных полях: описание потерь; характеристики при импульсном намагничивании; определение свойств СВЧ-ферритов.

2. Резонансные и осциллографические методы определения свойств ММ в переменных полях.

3. Методы определения потерь в ММ в переменных полях.

Лабораторная работа № 5. Определение относительной магнитной проницаемости магнетиков с помощью мостика Максвелла

1. Мостовые и потенциометрические методы определения свойств ММ в переменных полях.

Критерии оценки:

- оценка «отлично» выставляется студенту, если студент полностью владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания и теоретический вопрос раскрыт полностью.

- оценка «хорошо» выставляется студенту, если студент свободно владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, но теоретический вопрос раскрыт не полностью.

- оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если студент частично владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, и теоретический вопрос раскрыт не полностью.

- оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, если студент не владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания и не раскрыт теоретический вопрос.

Перечень отрабатываемых в лаборатории экспериментальных умений

Раздел 1 Магнитометрия полей

Лабораторная работа № 1. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

а) Определить постоянную баллистической установки по индукции с разными катушками.

б) С помощью баллистической установки найти величину поля в разных точках вблизи постоянного магнита (электромагнита).

Лабораторная работа № 2. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДАТЧИКОМ ХОЛЛА

б) С помощью датчика Холла построить градуировочные зависимости для лабораторного электромагнита.

Лабораторная работа № 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИНДУКЦИОННЫМ ТЕСЛАМЕТРОМ

а) Снять градуировочные характеристики индукционных датчиков для разного числа оборотов.

б) С помощью индукционных датчиков найти величину поля в разных точках вблизи постоянного магнита (электромагнита).

Лабораторная работа № 4 ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ФЕРРОЗОНДАМИ

а) Снять градуировочные характеристики феррозонда.

б) С помощью феррозонда найти величину и направление магнитного поля Земли в лаборатории.

Лабораторная работа № 5. Резервная.

Раздел 2 Магнитометрия материалов.

Лабораторная работа № 1 Испытание магнитных материалов на постоянном токе в замкнутой цепи

а) Баллистическим методом снять ОКН на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи. б) Баллистическим методом снять ППГ на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи.

Лабораторная работа № 2. Испытание магнитных материалов на постоянном токе в разомкнутой цепи

В разомкнутой магнитной цепи найти:

а) внутреннее поле образца.

б) коэрцитивную силу образца.

Лабораторная работа № 3. Определение магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ с помощью метода Гуи

Определить удельную восприимчивость диа- или парамагнетика.

Лабораторная работа № 4. Исследование свойств ферромагнетиков в переменных магнитных полях осциллографическим методом

а) Определить константы осциллографа по осям Х и У.

б) Получить на экране осциллографа ДМП.

Критерии оценки:

- оценка «отлично» выставляется студенту, если студент владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, и умение показано без замечаний.

- оценка «хорошо» выставляется студенту, если студент владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, но умение показано с замечаниями.

- оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если студент частично владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, и умение показано с замечаниями.

- оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, если студент не владеет важнейшими понятиями, выделенными для заучивания, и умение не показано.

ДОБАВОЧНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

Для получения зачёта студентами, пропускавшими занятия без уважительной причины, нужно решить 1 (по выбору преподавателя) из предлагаемых 6 задач.

1. Тонкий размагниченный тороид с ферромагнитным сердечником имеет диаметр средней линии 30 см и. площадь сечения 1,6 см2 . В обмотку из 800 витков подали ток силой 1,8 А, и баллистический гальванометр, подключенный к измерительной обмотке из 1 витка (сопротивление всей измерительной цепи 0,8 Ом) показал в этот момент прохождение заряда 0,24 мКл. Найти индукцию и напряжённость поля, а также намагниченность и магнитную проницаемость материала сердечника при этом токе. (Н 1,5 кА/м; В 1,2 Тл; J 1 МА/м; 600)

2. Тороид предыдущей задачи отключили от тока, и тот же баллистический гальванометр показал прошедший заряд 80 мкКл. Найти индукцию и напряжённость поля, а также остаточную намагниченность материала сердечника. (Н = 0; Вr 0,8 Тл; Jr 640 кА/м)

3. Тонкий размагниченный тороид со стальным сердечником длиной средней линии 1 м имеет узкую поперечную сечению прорезь шириной 3 мм. В обмотку из 1300 витков подали ток, и датчик Холла в прорези показал поле индукцией В = 1 Тл. Найти ток в обмотке (2,3 А)

4. В том же тороиде найти индукцию и напряжённость поля в стали и в прорези при токе в обмотке 3 А. (в стали В 1,2 Тл, Н 1,1 кА/м; в воздухе прорези В 1,2 Тл, Н 1 МА/м)

5. После выключения тока в задаче 3 датчик Холла в прорези показал индукцию поля в прорези Вr 4,2,мТл. Найти напряжённость поля в стали и её остаточную намагниченность. (Н - 10 А/м; Jr 3,3 кА/м)

6. Для данного ферромагнетика при испытании его как сердечника тороида потребовалось насыщающее поле напряжённостью Нs = 15 кА/м; при этом индукция насыщения составила 2 Тл. Какую напряжённость поля придётся создать в длинном соленоиде, в центре которого соосно с направлением намагничивающего поля поместили цилиндр из данного ферромагнетика длиной 10 и диаметром 1 см для достижения насыщения? Принять размагничивающий фактор N = 0,015. (Нsе 240 кА/м).

Критерии оценки

«Зачтено» – выполнение верно более 60% заданий.

«Не зачтено» – выполнение 60% и менее заданий верно

Магнитное поле. Индукция и напряжённость магнитного поля. Силовые линии. Поле кольцевого и прямого тока; вид силовых линий этих полей. Магнитный момент замкнутого тока. Поведение прямого и кольцевого тока в однородном и неоднородном магнитном поле. Поле тороида, длинного и ограниченного однослойного соленоида; вид силовых линий этих полей.

Магнитное поле в веществе, его характеристики. Магнетики; характеристики магнетиков. Магнитная восприимчивость и проницаемость . Намагниченность, индукция и напряжённость поля длинного цилиндра из однородного линейного изотропного магнетика, помещённого в вакууме в однородное поле, параллельное оси цилиндра. Связь индукции В, намагниченности J и напряжённости H. Размагничивающий фактор.

Сильные и слабые, однородные и неоднородные, линейные и нелинейные, изотропные и анизотропные магнетики. Основные виды и экспериментальные свойства слабых магнетиков: значения и знак и , вид функции J(H). Основные виды и свойства сильных магнетиков. Экспериментальные свойства ферро- и ферримагнетиков в постоянных полях: значения и ; вид основной кривой намагничивания ОКН, 5 её участков; точка Кюри; существование в кристаллах; гистерезис. Намагниченность насыщения; предельная ППГ и частные ЧПГ петли гистерезиса; коэрцитивная сила Нс и остаточная намагниченность насыщения Jrs. Магнитострикция; её характеристики.

Магнитный поток. Магнитный поток ферромагнитного тонкого тороида. Магнитодвижущая сила; магнитное сопротивление. Формула Гопкинсона.

Методы и устройства получения магнитных полей: токовые катушки, соленоиды, тороиды, провода с током, приставные и стационарные электромагниты, постоянные магниты, кольца Гельмгольца. Способы получения сильных полей. Конструкция измерительных катушек.

Классификация магнитных материалов (ММ), их применение. Оптические, электрические и магнитострикционные свойства ММ. Особенности образцов для испытаний в постоянных магнитных полях. Схема баллистической установки для испытания магнитных материалов на постоянном токе в замкнутой магнитной цепи. Намагничивающие устройства для испытаний в постоянных магнитных полях: проводник с током; кольцевая обмотка; соленоид; электромагнит; аппарат Эпштейна; пермеаметры.

Определение свойств кольцевых магнитомягких материалов (МММ).

Определение свойств магнитожёстких материалов (МЖМ).

Определение внутреннего поля образца и коэрцитивной силы в разомкнутой магнитной цепи.

Основные характеристики ММ в переменных полях: динамическая магнитная петля ДМП; магнитные проницаемости.

Критерии оценки:

- оценка «отлично» выставляется студентам, если при ответе на вопрос  дано полное, грамотное объяснение; выполнены, если это необходимо, чертежи или рисунки. сформулированы законы; приведены необходимые примеры;

- оценка «хорошо» выставляется студентам, если при ответе на вопрос  дано грамотное объяснение, с недочетами;

- оценка «удовлетворительно» выставляется студентам, если  при ответе на вопрос  дано  не полное объяснение;

- оценка «неудовлетворительно» выставляется студентам, если  студент не дал ответ на вопрос, или ответ был слишком коротким, не полным, не грамотным.

работы выполняются бригадами из 1-2 человек. Этого требуют как правила техники безопасности, так и необходимость приобретения каждым студентом экспериментальных умений и навыков. Форма организации

занятий - только цикловая. Разбивку по бригадам и порядок прохождения работ в цикле определяет

преподаватель на первом занятии (или до него). Тематика работ, изучаемые в них теоретические вопросы и отрабатываемые экспериментальные умения указаны ниже.

При подготовке к работе нужно проработать лекционный материал и подготовиться к теоретическому

собеседованию. Оно начинается с бригады, выполняющей работу с наименьшим номером (например, № 1).

Пока эти студенты готовятся и сдают теорию, остальные приступают к измерениям. Пройдя собеседование,

студенты с работы № 1 начинают измерения, а с работы № 2 прерывают их и сдают теорию. Затем сдают

работы № 3, № 4 и т.д. Студенты, не готовые к собеседованию, к измерениям не допускаются или с них

снимаются.

При подготовке к теоретическому собеседованию дома готовятся ответы на все вопросы данной работы, но

отвечать каждый студент будет лишь часть их, указанную преподавателем. При подготовке к ответу можно

использовать любые источники, но при ответе нужно показать свободное владение важнейшими понятиями и формулами курса (они указаны ниже). Должны быть также раскрыты темы для самостоятельного

изучения, определяемые лектором с учётом резерва времени в текущем учебном году. Можно также дома

подготовить сжатый ПЛАН ОТВЕТА (дайджест), куда включаются промежуточные математические выкладки, схемы опытов, рисунки и т.п.: важнейшие формулы, понятия, эффекты, опыты и т.д., которые нужно

знать наизусть, должны быть указаны в планах ответов БЕЗ РАСКРЫТИЯ СОДЕРЖАНИЯ.

Если один из студентов бригады не прошёл собеседование, то выполняющий с ним данную работу, ответив

на свои вопросы, не будет, как правило, допущен до измерений, пока не поможет товарищу подготовиться и

пройти собеседование. Это объясняется тем, что усвоить следует все вопросы к собеседованию, и любому

студенту могут в будущем попасть как раз те вопросы, которые не были разобраны с преподавателем.

Студенты, по ЛЮБЫМ причинам пропустившие занятие, не сдавшие теорию, не выполнившие измерения, не

оформившие к концу данного занятия отчёт - считаются задолжниками и должны восполнить отставание: ВСЕ

пропущенные часы должны быть восстановлены.

За занятие каждый студент должен сдать одну работу. Это вполне реально, если подготовка была

добросовестной. Сдав данный отчет, следует готовиться к следующей работе (с № 1 - на № 2, и т.д.). Если

выполнялась работа с наибольшим в цикле номером - перейти на работу с наименьшим (с № 4 - на № 1).

Лабораторные работы закончены, если по каждой из них выполнены измерения, оформлен и сдан отчет,

пройдено теоретическое собеседование.

В лаборатории следует выполнять правила техники безопасности, с которыми подробно ознакомит

преподаватель на вводном занятии под роспись каждого студента персонально в журнале.