Проведем исследования формы тока в катушке модуля ФПЭ-7М с обработкой результатов на персональном компьютере, для того, чтобы наглядно увидеть эффект нелинейности.

Для проведения эксперимента необходимо, для начала, подготовить приборы, для чего, включая установку, проверяется, подключен ли модуль ФПЭ-07М к источнику регулируемого переменного напряжения (автотрансформатору). Затем нужно установить ручку регулятора в крайнее положение против часовой стрелки. Увеличивая напряжение регулятора надо найти на экране осциллографа замкнутую кривую, и если она похожа на петлю гистерезиса, то установка исправна. Переходим к следующему шагу – тарировке установки. Термин «тарировка» означает установление соответствия показаний приборов реальным физическим величинам, которые ими измеряются. В данном случае процедура начинается с проверки вертикальной развертки осциллографа. Для этого параллельно вертикальному входу (входу «У») подключаются проверенный цифровой вольтметр и батарейка с ЭДС около 1,5 В.

По величине смещения луча измеряется подаваемое напряжение и сравнивается с показанием вольтметра. Если расхождение не превышает 5%, переходим к тарировке усилителя горизонтального отклонения. С этой целью на вход «X» подается напряжение с любого низкочастотного генератора и, меняя его напряжение, длина светящегося отрезка устанавливается равной целому числу клеток на экране. Затем, не трогая ручек генератора, кабель переносится с входа «Х» на вход «У», и производится определение амплитуды поданного сигнала. Число милливольт, требуемое для смещения луча на одну клетку (деление) по горизонтали, и есть чувствительность осциллографа по горизонтальному входу к_х.

Далее переходим к определению основной кривой намагничивания - это геометрическое место вершин петель гистерезиса при разных амплитудах питающего напряжения первичной обмотки исследуемого трансформатора. Во всех руководствах по данной лабораторной работе принимается линейная модель измерительной установки. В данной работе с помощью компьютерных технологий исследуется степень отклонения сигналов от линейной модели с помощью получения их спектров.

Методика данного исследования заключается в следующем.

Сигнал, пропорциональный току в катушке, снимается с резистора R2 модуля и поступает на вход звуковой карты компьютера. В ней он переводится в цифровую форму и становится пригодным для анализа компьютерными методами.

В компьютере активизируется программа «SpectralLab», которая позволяет в числе прочего позволяет 1) наблюдать осциллограмму сигнала и 2) получить спектр сигнала, т.е. набор составляющих сигнала с указанием их частот, амплитуд и фаз колебаний.

В результате проведения этого эксперимента мы наблюдаем 2 картины спектров:

1.Спектр сигнала, подающегося на ось X:

2. Спектр сигнала, который подается на ось Y:

Используемая литература:

1.«Исследование нелинейных эффектов взаимодействия магнитных полей с различными средами» Н.Б. Ковылов, Ю.И. Левин, Ю.П. Шараевский, Саратов, 2005 г;

2.Ландсберг;

3.«Расчет индуктивностей» П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин;

4.Учебно-методическое пособие к курсу «Электричество и магнетизм», А.А. Князев, Н.Б. Ковылов, Ю.И. Левин, Ю.П. Шараевский, Саратов, 2007 г;

5.Введение в раздел «Колебания и волны», Н.Б. Ковылов.