This commit is contained in:
2026-01-07 19:20:04 +03:00
parent 69fa94600a
commit 4b438824ee
195 changed files with 0 additions and 0 deletions

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 25 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 99 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 128 KiB

View File

@@ -0,0 +1,181 @@
#set page(footer: context {
if counter(page).get().first() > 1 [
#align(left)[
#counter(page).display("1")
]
]
})
#table(stroke: none, fill: none, columns: 2, gutter: 70pt)[#text(size: 0.7em)[#align(bottom)[#align(center)[*Университет ИТМО \ Физико-технический мегафакультет \ Физический факультет*]]]][#image("assets/1.svg")]
#line(length: 100%)
#align(center)[
#table(stroke: none, fill: none, columns: 2, column-gutter: 50pt)[
#align(left)[Группа: _К3221_]
][
#align(left)[К работе допущен: ]
][
#align(left)[Студент: ощенников Никита_]
][
#align(left)[Работа выполнена: ]
][
#align(left)[Преподаватель: опов Антон Сергеевич_]
][
#align(left)[Отчет принят: ]
]
]
#align(center)[= Рабочий протокол и отчет по \ лабораторной работе №3.07]
#line(length: 100%)
#line(length: 100%)
=== 1. Цель работы.
1. Измерение зависимости магнитной индукции в ферромагнетике от напряженности магнитного поля $B = B(H)$
2. Определение по предельной петле гистерезиса индукции насыщения, остаточной индукции и коэрцитивной силы
3. Получение зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля $mu = mu(H)$ и оценка максимального значения величины магнитной проницаемости
4. Расчет мощности потерь энергии в ферромагнетике в процессе его перемагничивания
=== 2. Задачи, решаемые при выполнении работы
1. Построить зависимость $B(H)$.
2. Определить параметры петли гистерезиса: индукцию насыщения, остаточную индукцию, коэрцитивную силу.
3. Найти $mu(H)$, максимальное $mu$.
4. Рассчитать потери энергии при перемегничивании.
=== 3. Рабочие формулы и исходные данные.
#align(center)[
#figure(
table(columns: 2, inset: 10pt)[*Формула*][*Пояснение*][$alpha = frac(N_1, L R_1)$][коэффициент $alpha$][$beta = frac(R_2 dot C_1, S dot N_2)$][коэффициент $beta$][$mu = frac(B, mu_0 H)$][магнитная проницаемость][$chi = K_x K_y frac(N_1 R_2 C_1, N_2 R_1) f$][коэффициент $chi$][$B = beta K_y Y$][остаточная индукция][$H = alpha K_x X$][коэрцитивная сила][$P = chi dot S_"пг"$][средняя мощность, расходуемая на перемагничивание образца],
supplement: [Табл.],
caption: [Основные формулы]
) <table1>
]
=== 4. Схема установки.
#align(center)[
#figure(
table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$R_1$][$68 "Ом"$][$R_2$][$470 "кОм"$][$C_1$][$0.47 "мкФ"$],
supplement: [Табл.],
caption: [Параметры установки]
) <table2>
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$S$][$0.64 "см"^2$][$L$][$7.8 "см"$][$N_1$][$1665 "вит"$][$N_2$][$970 "вит"$],
supplement: [Табл.],
caption: [Параметры трансформатора]
) <table3>
]
=== 5. Результаты прямых измерений и их обработки
Для первого образца $K_x = 0.2 "В/дел"$, $K_y = 0.05 "В/дел"$.
#align(center)[
#figure(
table(columns: 4)[$X_c, "дел"$][$Y_r, "дел"$][$H_c, "A/м"$][$B_r, "Тл"$][$0.5$][$1.7$][$31.49$][$0.303$],
supplement: [Табл.],
caption: [Результат расчетов]
) <table4>
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 5)[$X_m, "дел"$][$Y_m, "дел"$][$H_m, "А/м"$][$B_m, "Тл"$][$mu_m$][$4.1$][$3.9$][$258.23$][$0.694$][$2138.67$],
supplement: [Табл.],
caption: [Результаты расчетов]
) <table5>
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 8, inset: 7pt)[$U, "B"$][$X, "дел"$][$K_x, "В/дел"$][$H, "А/м"$][$Y, "дел"$][$K_y, "В/дел"$][$B, "Тл"$][$mu$][20][3.9][0.2][245.63][4.1][0.05][0.73][2365.56][19][3.3][0.2][207.84][4.1][0.05][0.73][2795.66][18][3.1][0.2][195.24][3.9][0.05][0.69][2830.85][17][2.9][0.2][182.65][3.7][0.05][0.66][2870.90][16][2.7][0.2][170.05][3.5][0.05][0.62][2916.88][15][2.3][0.2][144.86][3.3][0.05][0.59][3228.49][14][2.1][0.2][132.26][3.1][0.05][0.55][3321.67][13][3.8][0.1][119.67][2.9][0.05][0.52][3434.46][12][3.3][0.1][103.92][2.7][0.05][0.48][3682.08][11][2.9][0.1][91.32][2.5][0.05][0.45][3879.59][10][2.7][0.1][85.03][2.3][0.05][0.41][3833.61][9][2.3][0.1][72.43][2.1][0.05][0.37][4108.99][8][2.1][0.1][66.13][1.9][0.05][0.34][4071.72][7][3.5][0.05][55.11][1.7][0.05][0.30][4371.74][6][3.3][0.05][51.96][3.5][0.02][0.25][3818.46][5][3.0][0.05][47.24][2.9][0.02][0.21][3480.25],
supplement: [Табл.],
caption: [Результаты прямых измерений и расчетов]
) <table6>
]
=== 6. Расчет результатов косвенных измерений.
Расчет коэффициента $alpha$:
$
alpha eq frac(N_1, L R_1) eq frac(1665, 0.078 dot 68) eq 314.91 frac(1, "м" dot "Ом")
$
Расчет коэффициента $beta$:
$
beta eq frac(R_2 dot C_1, S N_2) eq frac(470000 dot 0.47 dot 10^(-6), 970 dot 0.64 dot 10^(-4)) eq 3.56 frac("Ом" dot "Ф", "м"^2)
$
Расчет коэрцитивной силы $H_c$:
$
H_c eq alpha K_x X_c eq 314.91 dot 0.2 dot 0.5 eq 31.49 "А/м"
$
Расчет остаточной индукции $B_r$:
$
B_r eq beta K_y Y_r eq 3.56 dot 0.05 dot 1.7 eq 0.303 "Тл"
$
Расчет магнитной проницаемости $mu$:
$
mu_m eq frac(B_m, mu_0 H_m) eq frac(beta K_y Y, mu_0 alpha K_x X) eq frac(0.694, 4 pi dot 10^(-7) dot 258.23) eq 2138.67
$
Расчет коэффициента $chi$:
$
chi eq K_x K_y frac(N_1 R_2 C_1, N_2 R_1) f eq 0.2 dot 0.05 dot frac(1665 dot 4.7 dot 10^5 dot 0.47 dot 10^(-6), 970 dot 68) dot 30 eq 16.73 dot 10^(-4) "Дж/с"
$
где $f$ - частота сигнала, подаваемого на первичную обмотку трансформатора.
Площадь петли: $S_"пг" approx 8 "дел"^2$
Расчет средней мощности $P$, расходуемой на перемагничивание образца:
$
P eq chi dot S_"пг" eq 16.73 dot 10^(-4) dot 8 eq 13.38 "мВт"
$
Максимальное значение проницаемости $mu_max eq 4371.74$, напряженности поля, при которой она наблюдается равно $H eq 55.11 "А/м"$.
=== 7. Графики
#align(center)[
#figure(
image("assets/b(h).png"),
supplement: [Рис.],
caption: [Зависимость $B(H)$ - кривая начального намагничивания]
) <image1>
]
#align(center)[
#figure(
image("assets/mu(h).png"),
supplement: [Рис.],
caption: [Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля - $mu(H)$]
) <image2>
]
=== 8. Окончательные результаты и выводы.
- $H_m eq 258.23 "А/м"$ - коэрцитивная сила
- $B_m eq 0.694 "Тл"$ - остаточная индукция
- $mu_m eq 2138.67$ - магнитная проницаемость
- $P eq 13.38 "мВт"$ - средняя мощность, расходуемая на перемагничивание образца
- $mu_max eq 4371.74$ при $H eq 55.11 "А/м"$
В ходе выполнения лабораторной работы были определены коэрцитивная сила, остаточная индукция и магнитная проницаемость, а также построены графики зависимостей $B_m eq B_m(H_m)$ и $mu eq mu(H_m)$. Помимо этого, были рассчитаны потери мощности на перемагничивание ферромагнетика и максимальное значение магнитной проницаемости.

View File

@@ -0,0 +1,64 @@
import matplotlib.pyplot as plt
def get_points_csv(column: int) -> list[int]:
with open(file="points.csv", mode="r") as points:
res: list[int] = []
for line in points:
row = line.split()
try:
res.append(row[column - 1])
except Exception as e:
print("something went wrong")
raise e
return res[::-1]
def get_plot(
columns: list[int], label: str, xlabel: str, ylabel: str, filename: str, title: str
) -> None:
x = get_points_csv(column=columns[0])
y = get_points_csv(column=columns[1])
print(f"x: {x}")
print(f"y: {y}")
plt.plot(x, y, label=label, marker="o", markersize=6)
plt.xlabel(xlabel)
plt.ylabel(ylabel)
plt.xticks(rotation=45, fontsize=8)
plt.yticks(fontsize=8)
plt.title(title)
plt.legend()
plt.savefig(f"../assets/{filename}.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
plt.clf()
def main() -> None:
get_plot(
columns=[4, 7],
label="B(H)",
xlabel="H, А",
ylabel="B, Тл",
filename="b(h)",
title="Кривая начального намагничивания",
)
get_plot(
columns=[4, 8],
label="mu(H)",
xlabel="H, А",
ylabel="mu",
filename="mu(h)",
title="Зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля",
)
if __name__ == "__main__":
main()

View File

@@ -0,0 +1,16 @@
20 3.9 0.2 245.63 4.1 0.05 0.73 2365.56
19 3.3 0.2 207.84 4.1 0.05 0.73 2795.66
18 3.1 0.2 195.24 3.9 0.05 0.69 2830.85
17 2.9 0.2 182.65 3.7 0.05 0.66 2870.90
16 2.7 0.2 170.05 3.5 0.05 0.62 2916.88
15 2.3 0.2 144.86 3.3 0.05 0.59 3228.49
14 2.1 0.2 132.26 3.1 0.05 0.55 3321.67
13 3.8 0.1 119.67 2.9 0.05 0.52 3434.46
12 3.3 0.1 103.92 2.7 0.05 0.48 3682.08
11 2.9 0.1 91.32 2.5 0.05 0.45 3879.59
10 2.7 0.1 85.03 2.3 0.05 0.41 3833.61
9 2.3 0.1 72.43 2.1 0.05 0.37 4108.99
8 2.1 0.1 66.13 1.9 0.05 0.34 4071.72
7 3.5 0.05 55.11 1.7 0.05 0.30 4371.74
6 3.3 0.05 51.96 3.5 0.02 0.25 3818.46
5 3.0 0.05 47.24 2.9 0.02 0.21 3480.25
1 20 3.9 0.2 245.63 4.1 0.05 0.73 2365.56
2 19 3.3 0.2 207.84 4.1 0.05 0.73 2795.66
3 18 3.1 0.2 195.24 3.9 0.05 0.69 2830.85
4 17 2.9 0.2 182.65 3.7 0.05 0.66 2870.90
5 16 2.7 0.2 170.05 3.5 0.05 0.62 2916.88
6 15 2.3 0.2 144.86 3.3 0.05 0.59 3228.49
7 14 2.1 0.2 132.26 3.1 0.05 0.55 3321.67
8 13 3.8 0.1 119.67 2.9 0.05 0.52 3434.46
9 12 3.3 0.1 103.92 2.7 0.05 0.48 3682.08
10 11 2.9 0.1 91.32 2.5 0.05 0.45 3879.59
11 10 2.7 0.1 85.03 2.3 0.05 0.41 3833.61
12 9 2.3 0.1 72.43 2.1 0.05 0.37 4108.99
13 8 2.1 0.1 66.13 1.9 0.05 0.34 4071.72
14 7 3.5 0.05 55.11 1.7 0.05 0.30 4371.74
15 6 3.3 0.05 51.96 3.5 0.02 0.25 3818.46
16 5 3.0 0.05 47.24 2.9 0.02 0.21 3480.25

View File

@@ -0,0 +1,46 @@
# from caas_jupyter_tools import display_dataframe_to_user
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
exp_data = [
{"U":20,"X":3.9,"Kx":0.2,"H":245.63,"Y":4.1,"Ky":0.05,"B":0.73,"mu":2365.56},
{"U":19,"X":3.3,"Kx":0.2,"H":207.84,"Y":4.1,"Ky":0.05,"B":0.73,"mu":2795.66},
{"U":18,"X":3.1,"Kx":0.2,"H":195.24,"Y":3.9,"Ky":0.05,"B":0.69,"mu":2830.85},
{"U":17,"X":2.9,"Kx":0.2,"H":182.65,"Y":3.7,"Ky":0.05,"B":0.66,"mu":2870.90},
{"U":16,"X":2.7,"Kx":0.2,"H":170.05,"Y":3.5,"Ky":0.05,"B":0.62,"mu":2916.88},
{"U":15,"X":2.3,"Kx":0.2,"H":144.86,"Y":3.3,"Ky":0.05,"B":0.59,"mu":3228.49},
{"U":14,"X":2.1,"Kx":0.2,"H":132.26,"Y":3.1,"Ky":0.05,"B":0.55,"mu":3321.67},
{"U":13,"X":3.8,"Kx":0.1,"H":119.67,"Y":2.9,"Ky":0.05,"B":0.52,"mu":3434.46},
{"U":12,"X":3.3,"Kx":0.1,"H":103.92,"Y":2.7,"Ky":0.05,"B":0.48,"mu":3682.08},
{"U":11,"X":2.9,"Kx":0.1,"H":91.32,"Y":2.5,"Ky":0.05,"B":0.45,"mu":3879.59},
{"U":10,"X":2.7,"Kx":0.1,"H":85.03,"Y":2.3,"Ky":0.05,"B":0.41,"mu":3833.61},
{"U":9,"X":2.3,"Kx":0.1,"H":72.43,"Y":2.1,"Ky":0.05,"B":0.37,"mu":4108.99},
{"U":8,"X":2.1,"Kx":0.1,"H":66.13,"Y":1.9,"Ky":0.05,"B":0.34,"mu":4071.72},
{"U":7,"X":3.5,"Kx":0.05,"H":55.11,"Y":1.7,"Ky":0.05,"B":0.30,"mu":4371.74},
{"U":6,"X":3.3,"Kx":0.05,"H":51.96,"Y":3.5,"Ky":0.02,"B":0.25,"mu":3818.46},
{"U":5,"X":3.0,"Kx":0.05,"H":47.24,"Y":2.9,"Ky":0.02,"B":0.21,"mu":3480.25}
]
df = pd.DataFrame(exp_data)
print(df[["U","H","B","mu"]])
plt.figure(figsize=(8,5))
plt.plot(df["H"], df["B"], marker='o')
plt.xlabel("H, A/m")
plt.ylabel("B, T")
plt.title("Кривая начального намагничивания B = B(H)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.savefig("1.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
plt.show()
plt.figure(figsize=(8,5))
plt.plot(df["H"], df["mu"], marker='o')
plt.xlabel("H, A/m")
plt.ylabel("μ")
plt.title("Зависимость магнитной проницаемости μ = μ(H)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.savefig("2.png", bbox_inches="tight", dpi=300)
plt.show()

View File

@@ -0,0 +1,16 @@
<svg width="236" height="64" viewBox="0 0 236 64" fill="none" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
<g clip-path="url(#clip0_145_1646)">
<path d="M61.8346 28.1432H79.1647V63.5715H91.8565V28.1432H109.512V16.809H61.8346V28.1432Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M57.7332 16.7128H44.927V63.5715H57.7332V16.7128Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M0.338501 16.7128V63.5715H13.1447V16.7128H0.338501Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M32.455 16.7128L13.1445 63.5715H26.3468L44.9179 16.7128H39.8219H32.455Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M169.979 16.7128H168.28H160.904L148.195 47.5584L135.486 16.7128H128.119H123.023H113.605V63.5715H126.411V25.2659L141.594 63.5715H154.796L169.979 25.2659V63.5715H182.785V16.7128H173.367H169.979Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M51.3257 -3.83679e-06C50.088 0.024117 48.885 0.410962 47.8677 1.11198C46.8504 1.813 46.0642 2.79696 45.6076 3.94038C45.1511 5.0838 45.0446 6.33573 45.3015 7.53906C45.5584 8.7424 46.1673 9.84353 47.0518 10.7043C47.9363 11.565 49.0569 12.147 50.273 12.3771C51.4891 12.6073 52.7465 12.4755 53.8875 11.9982C55.0285 11.5208 56.0022 10.7192 56.6864 9.69404C57.3705 8.66884 57.7347 7.4657 57.7332 6.23558C57.7147 4.56475 57.0294 2.96955 55.828 1.80038C54.6266 0.631208 53.0073 -0.0163285 51.3257 -3.83679e-06Z" fill="#1D1D1B"/>
<path d="M222.919 40.7991C222.752 48.0054 217.894 52.8417 210.844 52.8417H210.58C206.786 52.7717 203.662 51.5561 201.541 49.3435C199.419 47.1309 198.328 43.86 198.398 39.977C198.316 38.3586 198.58 36.7412 199.173 35.2317C199.767 33.7223 200.676 32.3553 201.841 31.221C203.006 30.0868 204.399 29.2112 205.93 28.6521C207.461 28.0931 209.094 27.8633 210.721 27.9781C212.342 27.9213 213.959 28.1928 215.472 28.7761C216.985 29.3594 218.363 30.2424 219.522 31.3714C220.695 32.6415 221.6 34.1327 222.182 35.7567C222.764 37.3807 223.012 39.1043 222.911 40.8253L222.919 40.7991ZM223.914 19.9934C219.994 17.7426 215.538 16.5769 211.011 16.6176C209.835 16.6204 208.659 16.6876 207.49 16.8187C200.616 17.5709 195.089 20.4219 191.058 25.2932C187.273 29.8671 185.636 35.4468 186.059 42.3295C186.217 47.0961 187.932 51.6821 190.944 55.3954C195.784 61.2724 202.386 64.0797 211.812 64.2284H211.918H212.023L213.247 64.071C214.89 63.8888 216.519 63.5966 218.123 63.1964C222.931 62.0028 227.227 59.3047 230.374 55.5004C233.437 51.6638 235.166 46.9446 235.303 42.0497C235.717 32.0185 231.888 24.5586 223.923 19.9934" fill="#1D1D1B"/>
</g>
<defs>
<clipPath id="clip0_145_1646">
<rect width="235" height="64" fill="white" transform="translate(0.338501)"/>
</clipPath>
</defs>
</svg>

After

Width:  |  Height:  |  Size: 2.4 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 54 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 71 KiB

File diff suppressed because one or more lines are too long

View File

@@ -0,0 +1,313 @@
#set page(
paper: "a4",
margin: (x: 1.8cm, y: 1.5cm),
)
#set text(
font: "New Computer Modern",
size: 10pt
)
#set par(
first-line-indent: (
amount: 1.5em,
all: true
),
justify: true,
leading: 0.52em,
)
#set page(footer: context {
if counter(page).get().first() > 1 [
#align(left)[
#counter(page).display("1")
]
]
})
#table(stroke: none, fill: none, columns: 2, gutter: 70pt)[#text(size: 0.7em)[#align(bottom)[#align(center)[*Университет ИТМО \ Физико-технический мегафакультет \ Физический факультет*]]]][#image("assets/1.svg")]
#line(length: 100%)
#align(center)[
#table(stroke: none, fill: none, columns: 2, column-gutter: 50pt)[
#align(left)[Группа: _К3221_]
][
#align(left)[К работе допущен: ]
][
#align(left)[Студенты: ощенников Никита, Карпов Иван_]
][
#align(left)[Работа выполнена: ]
][
#align(left)[Преподаватель: опов Антон Сергеевич_]
][
#align(left)[Отчет принят: ]
]
]
#align(center)[= Рабочий протокол и отчет по \ лабораторной работе №3.07]
#line(length: 100%)
#line(length: 100%)
=== Цели работы.
1. Измерение зависимости магнитной индукции в ферромагнетике от напряженности магнитного поля $B = B(H)$
2. Определение по предельной петле гистерезиса индукции насыщения, остаточной индукции и коэрцитивной силы
3. Получение зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля $mu = mu(H)$ и оценка максимального значения величины магнитной проницаемости
4. Расчет мощности потерь энергии в ферромагнетике в процессе его перемагничивания
=== Рабочие формулы и исходные данные.
#align(center)[
#figure(
table(
columns: 2, inset: 10pt, align: left
)[*Формула*][*Пояснение*][$
arrow(B) eq mu_0 (arrow(H) + arrow(J))
$][- $arrow(B)$ - индукция магнитного поля
- $mu_0 arrow(H)$ - индукция поля, созданного макроскопическими токами
- $mu_0 arrow(J)$ - индукция поля, созданного самим материалом
- $arrow(H)$ - напряженность магнитного поля
- $arrow(J)$ - намагниченность материала
- $mu_0 eq 4 pi dot 10^(-7) "Гн/м"$ - магнитная постоянная][$
mu eq 1 plus J/H eq frac(B, mu_0 H)
$][Магнитная проницаемость.][$
H eq frac(N_1, l) dot I_1
$][- $N_1$ - количество витков на первичной обмотке
- $H$ - напряженность поля
- $l$ - средняя длина магнитопровода
- $I_1$ - сила тока на первичной обмотке][$
H eq frac(N_1, l R_1) dot K_x dot x eq alpha dot K_x dot x
$][- $R_1$ - сопротивление резистора, подключенного последовательно с первичной обмоткой
- $K_x$ - цена деления горизонтальной шкалы
- $x$ - координата по горизонтальной оси $O X$ экрана осцилографа относительно центра петли гистерезиса][$B eq frac(R_2 C_1, N_2 S) dot K_y dot y eq beta dot K_y dot y$][- $B$ - индукция магнитного поля
- $R_2$ - сопротивление резистора в RC-цепочке
- $C_1$ - емкость конденсатора в RC-цепочке
- $N_2$ - число витков вторичной обмотки
- $S$ - площадь поперечного сечения магнитопровода
- $K_y$ - цена деления вертикального отклонения
- $y$ - вертикальный размер осцилограммы][$
P eq chi dot S_"ПГ"
$][- $P$ - средняя мощность, расходуемая внешним источником тока при циклическом перемагничивании ферромагнитного образца
- $S_"ПГ"$ - площадь петли гистерезиса делениях шкалы осцилографа)
- $chi$ - коэффициент][$
chi eq K_x K_y frac(N_1 R_2 C_1, N_2 R_1) f
$][- $f$ - частота сигнала, подаваемого на первичную обмотку трансформатора],
supplement: [Табл.],
caption: [Основные формулы]
) <table1>
]
=== Схема установки
#align(center)[
#figure(
table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$R_1$][$68 "Ом"$][$R_2$][$470 "кОм" eq 470 dot 10^3 "Ом"$][$C_1$][$0.47 "мкФ" eq 0.47 dot 10^(-6) "Ф"$],
supplement: [Табл.],
caption: [Параметры установки]
)
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 2)[*Параметр*][*Значение*][$S$][$0.64 " см"^2 eq 6.4 dot 10^(-5) " м"^2$][$L$][$7.8 "см" eq 0.078 "м"$][$N_1$][$1665 "вит"$][$N_2$][$970 "вит"$],
supplement: [Табл.],
caption: [Параметры трансформатора]
)
]
=== Результаты прямых измерений
$
K_x eq 0.2 "В/дел" space.quad K_y eq 0.05 "В/дел"
$
#align(center)[
#figure(
table(columns: 4)[$X_c, " дел"$][$Y_r, " дел"$][$H_c, " А/м"$][$B_r, " Тл"$][$0.5$][$1.7$][$31.49$][$0.303$],
supplement: [Табл.],
caption: [Координаты точек петли гистерезиса и соответствующие значения $H$ и $B$]
)
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 5)[$X_m, " дел"$][$Y_m, " дел"$][$H_m, " А/м"$][$B_m, " Тл"$][$mu_m$][$4.1$][$3.9$][$258.23$][$0.694$][$2138.67$],
supplement: [Табл.],
caption: [Максимальные значения напряженности и индукции и вычисленные магнитные проницаемости]
)
]
#align(center)[
#figure(
table(columns: 8)[$U, " B"$][$X, " дел"$][$K_x, " В/дел"$][$H, " А/м"$][$Y, " дел"$][$K_y, " В/дел"$][$B, " Тл"$][$mu$][20][3.9][0.2][245.63][4.1][0.05][0.73][2365.56][19][3.3][0.2][207.84][4.1][0.05][0.73][2795.66][18][3.1][0.2][195.24][3.9][0.05][0.69][2830.85][17][2.9][0.2][182.65][3.7][0.05][0.66][2870.90][16][2.7][0.2][170.05][3.5][0.05][0.62][2916.88][15][2.3][0.2][144.86][3.3][0.05][0.59][3228.49][14][2.1][0.2][132.26][3.1][0.05][0.55][3321.67][13][3.8][0.1][119.67][2.9][0.05][0.52][3434.46][12][3.3][0.1][103.92][2.7][0.05][0.48][3682.08][11][2.9][0.1][91.32][2.5][0.05][0.45][3879.59][10][2.7][0.1][85.03][2.3][0.05][0.41][3833.61][9][2.3][0.1][72.43][2.1][0.05][0.37][4108.99][8][2.1][0.1][66.13][1.9][0.05][0.34][4071.72][7][3.5][0.05][55.11][1.7][0.05][0.30][4371.74][6][3.3][0.05][51.96][3.5][0.02][0.25][3818.46][5][3.0][0.05][47.24][2.9][0.02][0.21][3480.25],
supplement: [Табл.],
caption: [Измеренные параметры осциллограммы и вычисленные значения $H$, $B$ и $mu$]
)
]
=== Расчеты
По условию:
$
H eq alpha dot K_x dot x, space.quad alpha eq frac(N_1, l R_1), space.quad B eq beta dot K_y dot y, space.quad beta eq frac(R_2 C_1, N_2 S)
$
Подставив числа, получим:
$
alpha eq frac(1665, 0.078 dot 68) approx 313.914 "А/м", space.quad beta eq frac(470000 dot 0.47 dot 10^(-6), 970 dot 6.4 dot 10^(-5)) eq 3.5583 "T"
$
Объем образца:
$
V eq l dot S eq 0.078 dot 6.4 dot 10^(-5) eq 4.992 dot 10^(-6) " м"^3
$
Вычисление коэрцитивной силы $H_c$:
$
H_c eq alpha dot K_x dot X_c eq 313.914 dot 0.2 dot 0.5 approx 31.49 "А/м"
$
Рассчитаем погрешность:
$
frac(Delta alpha, alpha) eq sqrt((frac(Delta l, l))^2 + (frac(Delta R_1, R_1))^2) eq sqrt((0.01282)^2 + (0.01)^2) approx 0.01625
$
Для $H_c eq alpha K_x X_c$:
$
frac(Delta H_c, H_c) eq sqrt((frac(Delta alpha, alpha))^2 plus (frac(Delta K_x, K_x))^2 plus (frac(Delta X_c, X_c))^2) eq sqrt(0.01625^2 plus 0.01^2 plus 0.10^2) approx 0.1018
$
$
H_c eq 31.5 plus.minus 3.2 "А/м".
$
Вычисление остаточной индукции $B_r$:
$
B_r eq beta dot K_y dot Y_r eq 3.5583 dot 0.05 dot 1.7 approx 0.303 "Т"
$
Посчитаем погрешность:
$
frac(Delta beta, beta) eq sqrt((frac(Delta R_2, R_2))^2 + (frac(Delta C_1, C_1))^2 + (frac(Delta S, S))^2) eq sqrt(0.01^2 + 0.05^2 + 0.02^2) approx 0.05477
$
Для $B_r eq beta K_y Y_r$:
$
frac(Delta B_r, B_r) eq sqrt((frac(Delta beta, beta))^2 + (frac(Delta K_y, K_y))^2 + (frac(Delta Y_r, Y_r))^2) eq sqrt(0.05477^2 + 0.01^2 + 0.02941^2) approx 0.06297
$
$
B_r eq 0.303 plus.minus 0.019 "Т"
$
Вычисление напряженности $H_m$:
$
H_m eq alpha dot K_x dot X_m eq 313.914 dot 0.2 dot 4.1 approx 257.41 "А/м"
$
Вычисление индукции $B_m$:
$
B_m eq beta dot K_y dot Y_m eq 3.5583 dot 0.05 dot 3.9 approx 0.6939 "Т"
$
Вычисление магнитной проницаемости $mu_m$:
$
mu_m eq frac(B_m, mu_0 H_m) approx frac(0.69387, 4 pi dot 10^(-7) dot 257.41) approx 2.15 dot 10^3
$
Рассчитаем погрешность:
$
frac(Delta mu_m, mu_m) eq sqrt((frac(Delta B_m, B_m))^2 + (frac(Delta H_m, H_m))^2)
$
$
mu_m eq (2.15 plus.minus 0.13) dot 10^3
$
Вычисление коэффициента $chi$:
$
chi eq V dot alpha dot beta dot f eq 4.992 dot 10^(-6) dot 313.914 dot 3.5583 dot 30 approx 0.16728 " Вт/дел"^2
$
Вычисление потерей при перемагничивании $P$:
$
P eq chi dot S_"ПГ" eq 0.16728 dot 8 approx 1.33824 "Вт"
$
Погрешность.
$
frac(Delta chi, chi) eq sqrt((frac(Delta R_2, R_2))^2 + (frac(Delta C_1, C_1))^2 + (frac(Delta R_1, R_1))^2 + (frac(Delta f, f))^2) eq sqrt(0.01^2 plus 0.05^2 plus 0.01^2 plus 0.01^2) approx 0.0529
$
$
frac(Delta P, P) eq sqrt((frac(Delta chi, chi))^2 + (frac(Delta S_"ПГ", S_"ПГ"))^2) eq sqrt(0.0529^2 + 0.05^2) approx 0.0728
$
$
P eq 1.34 plus.minus 0.10 "Вт".
$
Кривая начального намагничивания $B_m eq B_m(H_m)$ (@B_H)
#align(center)[
#figure(
image("assets/B(H).png"),
supplement: [Рис.],
caption: [Кривая начального намагничивания $B_m eq B_m (H_m).$]
) <B_H>
]
График зависимости магнитной проницаемости $mu eq mu(H_m)$ от напряженности магнитного поля. (@mu_H)
#align(center)[
#figure(
image("assets/mu(H).png"),
supplement: [Рис.],
caption: [График зависимости магнитной проницаемости $mu eq mu(H_m)$.]
) <mu_H>
]
Вычисление $mu_max$:
$
mu_max eq frac(B, mu_0 H), space.quad mu_0 eq 4 pi dot 10^(-7) "Н/м".
$
Подставив значения, получим:
$
mu_max eq frac(B, mu_0 H) eq frac(0.3, 1.25663706 dot 10^(-6) dot 55.11) eq 4330.3 space.quad " при " H eq 55.11 "А/м"
$
Посчитаем погрешность.
$
frac(Delta mu_max, mu_max) eq sqrt((0.06297)^2 + (0.02384)^2) approx 0.06736
$
$
mu_max eq (433 plus.minus 29) dot 10
$
=== Результаты и выводы
В ходе проделанной работы удалось рассчитать значение коэрцитивной силы ($H_c approx 31.5 plus.minus 3.2 "А/м"$), остаточной индукции ($B_r approx 0.303 plus.minus 0.019 "Т"$) и магнитной проницаемости ($mu_m approx (2.15 plus.minus 0.13) dot 10^3$) в состоянии насыщения. Также была рассчитана мощность потерь на перемагничивание ферромагнетика ($P approx 1.34 plus.minus 0.10 "Вт"$). Были построены графики зависимостей магнитной индукции (@B_H) и проницаемости (@mu_H) от напряженности. Максимальное значение проницаемости ($mu_max approx (433 plus.minus 29) dot 10$) и напряженность поля ($H approx 55.11 "А/м"$), при которой она наблюдается.

View File

@@ -0,0 +1,23 @@
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
df = pd.read_csv('res.csv')
plt.figure(figsize=(7,4))
plt.scatter(df['H_A_per_m'], df['B_T'], marker='o')
plt.title('B(H)')
plt.xlabel('H, A/m')
plt.ylabel('B, T')
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.savefig('B(H).png', bbox_inches="tight", dpi=300)
plt.show()
plt.figure(figsize=(7,4))
plt.scatter(df['H_A_per_m'], df['mu'], marker='o')
plt.title('mu(H)')
plt.xlabel('H, A/m')
plt.ylabel('mu')
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.savefig('mu(H).png', bbox_inches="tight", dpi=300)
plt.show()

View File

@@ -0,0 +1,17 @@
U_V,X_div,Kx_V_per_div,H_A_per_m,Y_div,Ky_V_per_div,B_T,mu
20,3.9,0.2,244.85294117647058,4.1,0.05,0.7294539304123712,2370.733188360343
19,3.3,0.2,207.18325791855202,4.1,0.05,0.7294539304123712,2801.7755862440417
18,3.1,0.2,194.6266968325792,3.9,0.05,0.6938708118556702,2837.045774583856
17,2.9,0.2,182.07013574660633,3.7,0.05,0.6582876932989692,2877.180816487784
16,2.7,0.2,169.5135746606335,3.5,0.05,0.6227045747422681,2923.2617905256257
15,2.3,0.2,144.40045248868776,3.3,0.05,0.5871214561855671,3235.5605656625257
14,2.1,0.2,131.84389140271495,3.1,0.05,0.5515383376288661,3328.9389369659166
13,3.8,0.1,119.28733031674207,2.9,0.05,0.515955219072165,3441.975912754234
12,3.3,0.1,103.59162895927601,2.7,0.05,0.48037210051546403,3690.143455053129
11,2.9,0.1,91.03506787330316,2.5,0.05,0.444788981958763,3888.0821844429515
10,2.7,0.1,84.75678733031675,2.3,0.05,0.4092058634020619,3842.001210405108
9,2.3,0.1,72.20022624434388,2.1,0.05,0.3736227448453609,4117.986174479578
8,2.1,0.1,65.92194570135747,1.9,0.05,0.33803962628865986,4080.6348259582205
7,3.5,0.05,54.93495475113122,1.7,0.05,0.3024565077319588,4381.313181555142
6,3.3,0.05,51.795814479638004,3.5,0.02,0.24908182989690725,3826.815434869911
5,3.0,0.05,47.08710407239819,2.9,0.02,0.206382087628866,3487.86892492429
1 U_V X_div Kx_V_per_div H_A_per_m Y_div Ky_V_per_div B_T mu
2 20 3.9 0.2 244.85294117647058 4.1 0.05 0.7294539304123712 2370.733188360343
3 19 3.3 0.2 207.18325791855202 4.1 0.05 0.7294539304123712 2801.7755862440417
4 18 3.1 0.2 194.6266968325792 3.9 0.05 0.6938708118556702 2837.045774583856
5 17 2.9 0.2 182.07013574660633 3.7 0.05 0.6582876932989692 2877.180816487784
6 16 2.7 0.2 169.5135746606335 3.5 0.05 0.6227045747422681 2923.2617905256257
7 15 2.3 0.2 144.40045248868776 3.3 0.05 0.5871214561855671 3235.5605656625257
8 14 2.1 0.2 131.84389140271495 3.1 0.05 0.5515383376288661 3328.9389369659166
9 13 3.8 0.1 119.28733031674207 2.9 0.05 0.515955219072165 3441.975912754234
10 12 3.3 0.1 103.59162895927601 2.7 0.05 0.48037210051546403 3690.143455053129
11 11 2.9 0.1 91.03506787330316 2.5 0.05 0.444788981958763 3888.0821844429515
12 10 2.7 0.1 84.75678733031675 2.3 0.05 0.4092058634020619 3842.001210405108
13 9 2.3 0.1 72.20022624434388 2.1 0.05 0.3736227448453609 4117.986174479578
14 8 2.1 0.1 65.92194570135747 1.9 0.05 0.33803962628865986 4080.6348259582205
15 7 3.5 0.05 54.93495475113122 1.7 0.05 0.3024565077319588 4381.313181555142
16 6 3.3 0.05 51.795814479638004 3.5 0.02 0.24908182989690725 3826.815434869911
17 5 3.0 0.05 47.08710407239819 2.9 0.02 0.206382087628866 3487.86892492429

Binary file not shown.